利用超低电流、脉冲频率调制(PFM) DC-DC转换器降低

下的效率。负载较重时，电源通常采用同步整流，这有助于降低设备的工作损耗。

表3. 空载状态下，不同输入电压时的电流损耗

VIN (V)	IIN (mA)	VOUT (V)	IOUT (A)
10.0	0.244	3.615	0
12.0	0.239	3.615	0
15.0	0.227	3.615	0

采用PFM控制方案的电源电流损耗已经降至0.24mA。然而，由于所选元件值的原因，控制环路可能会在某些特定负载条件下发生振荡。为防止自激，设计人员必须考虑生产环境下元件的各种容差。所以，必须仔细选择环路电阻和电容值。

表4提供了电源在不同负载条件下的输入和输出参数，标称条件及标称负载范围内可以获得最佳效率。

表4. 标称电压下，不同负载时的效率

VIN (V)	IIN (mA)	VOUT (V)	IOUT (A)	Efficiency (%)
12.0	0.24	3.615	0	0
12.0	61	3.615	0.14	69.14
12.0	83	3.615	0.2	72.59
12.0	121	3.615	0.3	74.69
12.0	160	3.615	0.4	75.31
12.0	200	3.615	0.5	75.31
12.0	240	3.615	0.6	75.31
12.0	281	3.615	0.7	75.04
12.0	323	3.615	0.8	74.61
12.0	367	3.615	0.9	73.88
12.0	411	3.615	1	73.30

以3.6V输出为参考，无线设备在待机模式下的电流损耗小于140μA，与电源空载条件下0.24mA的输入电流损耗相比，这一电流可忽略不计，所以DC-DC转换器的空载效率用零表示(图4)。


图4. 电源在标称输入电压(12V)、不同负载条件下的效率


图5a. 空载时的输出电压和控制电压(10ms/div，CH1：1V/div，CH2：5V/div)


图5b. 0.1A负载时的输出电压和控制电压(20ms/div，CH1：1V/div，CH2：5V/div)


图5c. 0.5A负载时的输出电压和控制电压(20ms/div，CH1：1V/div，CH2：5V/div)

图5a、图5b、图5c和图5d中所示波形为不同负载条件下的输出电压和控制电压。随着负载增大，开关器件的栅极控制脉冲频率提高。转换器的原型电路测试给出了空载、100mA、500mA和1A电流负载下的信号。示波器测试结果形象说明了PFM控制电路的工作。弱信号在示波器上放大了5倍，以便更加清晰。X轴表示时间，Y轴表示电压。


图5d. 1A负载时的输出电压和控制电压(20ms/div，CH1：1V/div，CH2：5V/div)

总结

根据初步的行业调查，空载条件下具有低功耗的商用化隔离型DC-DC转换器通常具有大约20mA的最小电流损耗。因此，如果设计人员采用PFM方案，可以轻松实现低IQ、低电流损耗的隔离电源。本文所介绍的电源在空载条件下电流损耗只有0.24mA。



参考文献

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补充材料

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