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磁滞模式电源稳压器

发布时间:2020-07-21 18:34:45 阅读: 来源:色浆厂家

低压降稳压器(ldo)对于系统工程师而言,几乎成为电源设计的代名词,也是最佳选择。但随着电子产品种类日益增多,如笔记本电脑、mp3 和 dvd 播放器等,它们对电源的需求也不尽相同。负载电流开始增加,从数百毫安到 1安培以上;而输出电压则在不断下降,从 3.3v、2.5v 一直到现在的 1.2v 或更低。鉴于此,ldo已很难面面俱到,尤其对温升与电池寿命皆是一大考验。

本文引用地址: 开关式电源 (switching power)正逐步被应用于便携式电子设备之中,其中又以脉冲宽度调制(pwm)的使用最为普遍。但在使用 pwm 的过程中,保持回路稳定性(loop stability)的问题一直让大家感到举步维艰。此外,设计工程师以往只着重在效率、成本以及电路板布局等方面进行考虑,但伴随着负载变化越来越快速,瞬态响应能力却似乎仍然尚未引起注意。对 cpu 或 dsp 而言,负载电流越大,di/dt(a/us)变化愈快,因此需要特别注意是否造成输出电压产生过冲 (overshoot)或下跳(undershoot)现象。除 pwm 外,还有一种有极佳瞬态响应与稳定性的电源稳压架构 磁滞模式(hysteretic mode),它是属于 pfm 方式的开关式电源器件。

通常,以时钟(或频率)而言,有 pwm、constant-on time、constant-off time 以及磁滞等不同方式;就反馈控制而言,则有电压模式及电流模式等控制。此两者在电源控制中相互搭配组合,且不会相互冲突。下面将重点讨论电压模式的磁滞控制。

什么是电压磁滞模式?

简单地讲,电压磁滞模式即: 1.用比较器为基本控制组件; 2.输出电容必须有 esr; 3.无法利用降低输出电容 esr 来 减少输出电压的纹波; 4.不必担心稳定度; 5.在轻负载时有较高效率,又不 会造成输出纹波增加。

磁滞稳压器的构造

图1为一个简化的磁滞控制器,调节器(modulator)是一个具有10~15mv输入磁滞电压窗口的比较器,用来比较反馈电压与参考电压。当反馈电压超过磁滞电压的1/2时,比较器没有输出,并且关闭mosfet开关。此关闭状态将持续到反馈电压低于1/2的磁滞电压以下,且比较器输出为high时,才会重新打开开关。

这种电源拓扑结构具有极为快速的响应能力,以满足负载瞬间的变化。通过使用这一简化的宽带控制回路,用户将不必再采用误差放大器,也无需进行频率补偿。不过与 pwm 设计不同,它的操作频率不是由振荡器设定的,而是取决于许多外在因素。 磁滞稳压器的开关波形

磁滞稳压器的开关波形见图2,输出开关的 on 和 off 时间与下列因素有关:

图2 磁滞稳压器的开关波形 输入和输出的电压;

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