DCDC变换器轻载时三种工作模式是什么？

　　本次内容介绍DCDC轻载工作模式技术文章分享给大家，特别是其中的突发模式作为凌特的专利，很长的一段时间曾让很多想设计轻载高效的电源IC的公司为之头痛，如今轻载高效已经成为众多电源IC的一个基本的要求，有些产品如AOZ3015，12V-5V/10mA的轻载效率已经达到85%以上。

　　目前高频高效的DCDC变换器的应用越来越广泛。通常在满输出负载时，DCDC变换器工作于CCM即连续电流模式。但是，当系统的输出负载从满载到轻载然后到空载变化的过程中，系统的工作模式也会发生相应的改变。

　　下面以降压型Buck变换器为例说明DCDC变换器轻载时的工作模式。降压型Buck变换器在轻载有三种工作模式：突发模式、跳脉冲模式和强迫连续模式。下面将详细的阐述了这三种模式的工作作原理及其它们的优点及缺点。在实际的应用中，应该根据系统对输出纹波和效率的具体要求来选取相应的工作模式。

　　1 跳脉冲模式

　　对于恒定频率的常规的非同步Buck控制器，通常电感的电流工作于CCM连续电流模式，电感的平均电流即为输出的负载电流。当负载电流降低时，电感的平均电流也将降低；当负载电流降低时一定值，变换器进入临界电流模式。此时，若负载电流进一步的降低，电感的电流回到0后，开关周期还没有结束，由于二极管的反向阻断作用，电感的电流在0值处保持一段时间，然后开关周期结束，进入下一个开在周期，此时变换器为完全的非连续电流模式。

　　变换器进入非连续电流模式后，若负载电流仍然进一步的降低，为了维持输出电压的调节，高端的开关管的开通时间将减小，直到达到控制器的最小导通时间。高端的开关管的开通时间达到控制器的最小导通时间后，若负载电流仍然的降低，控制器就必须屏蔽掉即跳掉一些开关脉冲，以维持输出电压的调节。这种控制方法即为跳脉冲模式。

　　同步的Buck变换器检测下管的电流，当下管的电流接近于0时，系统就工作在非同步的方式，也就是下管不工作，依靠下管内部寄生的反并联二极管，提供续流回路。

　　图1：跳脉冲模式

　　跳脉冲模式可以在最宽的输入电流范围内提供恒定频率的不连续电流操作，防止反向电感器的电流。由于控制器允许调节器跳掉一些不需要的脉冲，相比于连续模式操作，提高轻载的效率，但其轻载的工作效率不如突发模式操作，其轻载的输出纹波不如连续模式操作。跳脉冲模式的确提供了一种工作效率和噪声的折衷方案。

　　2 突发工作模式

　　Buck突发模式的原理图见图2所示。VFB为输出电压反馈脚，VEA为电压误差放大器，VREF为参考电压，突发工作模式比较器上限电压和下限电压为VH和VL，通过检测ITH管脚电压VC来检测输出负载的变化。

　　正常工作时，系统不会进入突发工作模式，突发工作模式比较器不工作，当输出负载降低时，输出电压将提高，VFB相应的也提高，由于VEA为负反馈，因此VC随之降低。当输出负载降低到一定的值时，系统进入到轻载模式后，突发工作模式比较器开始工作，接管对ITH管脚电压VC的控制，突发工作模式比较器的输出信号使控制电路将高端MOSFET的输出驱动关断，高端MOSFET停止开关操作，此时输入不再向输出端传输能量，输出的大电容将维持低的输出负载，因此输出电压慢慢的降低，VFB相应的也降低，VC随之提高。

　　输出电压继续的降低，VFB的电压相应的也继续的降低，VC随之继续提高。经过一段长的时间后，VC电压将增加到等于VH，突发工作模式比较器输出信号翻转，控制电路使能高端MOSFET的驱动输出信号，高端MOSFET进入开关操作，系统进入正常的PWM操作，由于输入的能量大于输出负载所消耗的能量，因此输出电压将随之提高。

　　当输出电压提高到一定值时，VC电压降低，VC电压降低到VL时L，突发工作模式比较器输出又一次的翻转，重新关断高端MOSFET的驱动信号，系统再一次停止工作。如此反复，这种工作模式即为突发工作模式。

　　突发模式比较器控制高端开关管工作，高端开关管工作的时间很短，停止工作的时间很长，极大的降低了开关损耗，在此期间，芯片内部的许多功能停止工作，减小内部静态电流的消耗，因此提高系统的效率。

　　另一方面由于高端开关管停止工作的时间很长，输出电容将维持输出的负载的能量，输出电容的电压降低幅度较大，因此输出电容的纹波电压大，即输出的纹波电压大。突发工作模式比较器的上下门限电压决定了输出电压纹波值。

　　图2：突发模式

这种模式和滞回电压模式有点类似，但不同的是，这种模式通过内部的检测确定输出负载的变化，从而决定系统是否进入轻载的突发模式。在突发模式中，比较器输出