開(kāi)關(guān)電源的各種工作模式解析-KIA MOS管
信息來(lái)源:本站 日期:2021-07-21
1、 兩類(lèi)開(kāi)關(guān)電源
高頻開(kāi)關(guān)電源(HF-SMPS)
HF-SMPS是一種高效率、高魯棒性的電源模式,在通信等電子設備中,通常用于電源管理芯片(PMIC)的LDO供電、1.8v邏輯電路、RF電路以及外部負載。
HF-SMPS不支持遠端反饋,因此輸出電容必須就近芯片引腳放置。因為HF-SMPS通過(guò)電感兩端的壓差來(lái)估算電流,因此遠端放置電容會(huì )增加反饋回路的DCR,從而造成誤差。
快速瞬態(tài)開(kāi)關(guān)電源(FT-SMPS)
FT-SMPS是一種高精度的、支持快速瞬態(tài)響應的電源模式,主要為應用處理器、GPU、CORE、調制解調器等供電。
FT-SMPS支持多相開(kāi)關(guān)電源,支持遠端差分反饋來(lái)檢測動(dòng)態(tài)負載終端,因此其輸出電容靠近負載端放置。HF-SMPS與FT-SMPS的反饋模式如圖1所示。
2、操作模式
PWM模式( Pulse width modulation)
當電路工作在中等負載或重負載的情況下,電源會(huì )處于PWM模式,此時(shí)電感電流連續。針對瞬態(tài)響應、紋波、效率、外部器件等因素,開(kāi)關(guān)頻率以此優(yōu)化,用來(lái)獲得最佳的電源性能。
根據電感電流是否連續,PWM模式又可以分為連續傳導模式(CCM)和非連續傳導模式(DCM),其電壓電流波形如圖2、圖3所示。
跳脈沖PWM模式(Pulse-skip PWM)
當電路工作在輕負載的情況下,PWM模式下效率非常低(MOS導通時(shí),開(kāi)關(guān)損耗占主導地位),因此,通過(guò)跳過(guò)一些不必要的脈沖(減少開(kāi)關(guān)次數)來(lái)提高效率。
因為跳脈沖仍屬于PWM模式,所以仍能保持很低輸出電壓紋波。跳脈沖PWM模式波形如圖4所示,各脈沖的頻率恒定,但占空比逐漸減小。
PFM模式(Pulse frequency modulation)
PWM模式是一種恒定頻率脈沖的模式,HF-SMPS和FT-SMPS同時(shí)也支持PFM模式,PFM是脈沖頻率可變的。因為能夠同時(shí)減少開(kāi)關(guān)損耗和地上的電流損耗,因此在輕負載的情況下,PFM模式的效率更高。
如圖5所示,我們觀(guān)察到PFM模式類(lèi)似于上述的跳脈沖PWM模式,只是PFM模式下脈沖頻率是變化的。與上述模式對比發(fā)現。PFM的輸出電壓紋波是最大的。
自動(dòng)模式(Auto-mode)
自動(dòng)模式其實(shí)就是一種不需要軟件參與的,能夠根據負載的變化的情況,自動(dòng)將電路工作模式在PWM和PFM之間切換的一種機制。當今智能手機使用的PMIC一般都具備這個(gè)功能。
如圖6,當輸出電流在40mA和400mA變化時(shí),PFM和PWM也隨之改變。另外為了防止PFM模式下輸出電壓跌落,因此控制器會(huì )自動(dòng)地抬高PFM的輸出電壓,這種平衡只在HF-SMPS電源中才有。
HC-PFM模式(High-current PFM)
HC-PFM模式是在PFM到PWM轉換過(guò)程中出現的短暫的PFM模式。當電路工作在PFM模式時(shí),負載突然加重導致輸出電壓跌落,因為無(wú)法快速的切換到PWM模式,所以需要一些時(shí)間來(lái)預熱PWM電路。
為了防止這個(gè)預熱過(guò)程輸出電壓將的太低,PFM的電流可以被控制在正常的PFM和PWM之間,這個(gè)幾u(yù)s的過(guò)程被稱(chēng)為HC-PFM,如圖7所示。
聯(lián)系方式:鄒先生
聯(lián)系電話(huà):0755-83888366-8022
手機:18123972950
QQ:2880195519
聯(lián)系地址:深圳市福田區車(chē)公廟天安數碼城天吉大廈CD座5C1
請搜微信公眾號:“KIA半導體”或掃一掃下圖“關(guān)注”官方微信公眾號
請“關(guān)注”官方微信公眾號:提供 MOS管 技術(shù)幫助