降压开关电源设计过程中控制技术分析及选择
出极快的响应,非常简单而且不需要频率补偿。
这种方案的主要问题在于开关频率不是由振荡器设定,不恒定而且依赖于很多变量。开关频率很大程度上依赖于元件参数和工作条件的变化。输入电压、负载电流、电感值和输出电容(特别是它的等效串联电阻ESR)都对开关频率有很大影响。
这种控制DC电压的技术优点在于简单的控制环路。很容易使控制器稳定。
控制环路不仅稳定而且响应非常迅速(响应延迟仅为90ns)。与大占空比(达到100%)特性相结合,可以产生非常迅速的瞬态响应。与竞争的调节器架构(PWM电流模式或电压模式)相比,它更具有优势。
由于开关频率不是由可控振荡器设定,它将随不同的外部元件和输入电压的变化而发生变化。如果在特定应用中要求开关频率固定,将很难找到合适的设计方案。
恒定开启时间的磁滞控制技术
如上所述,磁滞控制技术具备一些有趣的优势,唯一的问题在于开关频率不可预测。
如果在一个传统的磁滞控制技术中,加入与输入电压成反比的单次触发开启时间,开关频率就会保持相对恒定。可以应用于任意降压调节器(工作在连续导通模式)的基本降压调节器公式定义了降压开关的占空比D。
D=Vout/Vin =Ton·Fs (9)
其中,Ton是开启时间, Fs 是工作频率。
如果把开启时间设定成与输入电压Vin成反比。
Ton=K·Ron/Vin (10)
其中,K是常数,Ron是可编程电阻,把公式(10)中的Ton代入到公式(9)中,解出Fs 。
Fs =Vout/(K·Ron) (11)
既然Vout、 K和Ron都是常数,工作频率也将是常数。实际上,真实的工作频率将会变化大约10%,这由单次触发的非线性、传播延迟和非理想的开关压降造成。
通过以上讨论可以看到,该技术使整个系统解决方案的成本大大降低。由于不存在环路补偿或稳定性问题,这种概念很容易实现。同时,由于电路不 需要反馈元件(会限制带宽),瞬态响应将会非常迅速。正是由于上述因素,这种概念把PWM固定频率原理和磁滞模式的很多优点结合到了一种解决方案中。
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