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1、放电放电(fng din)电池电池(dinch)nLi+/Li-Poly 34.2VnNiMH/Akaline 0.91.5Vn太阳能/燃烧(rnsho)电池 n作用 主/背份电源n类型 初级 次级n管理 保护 Gas Gauge 安全功率转换功率转换负载负载充电充电电源n适配器 5V/9V/12V/24V 精度10% 开关 汽车插头nUSB 4.5V5.25V 电流100/500mAnRF IC 要求低噪声n标准IC 5V/3.3V/2.5V/1.8V Vcoren显示 LED/Flash LCD/OLED/EL Bias CCFLn马达/感性 Vibrator HDDnUSB Host P
2、ortsnOthers TunerPOWER SUPPLYPOWER SUPPLYPOWER SUPPLYPOWER SUPPLY第1页/共34页第一页，共35页。CHOOSE TOPOLOGYCHOOSE TOPOLOGYCHOOSE TOPOLOGYCHOOSE TOPOLOGYTopoLDOInductor BaseBuckBoostSepicCukBuckBoost4开关BuckBoostVo Vin升压 Vo Vin降压 Vinmin VoVinmax升降压 Vo IRipplen电感的电流总是由正方向流动n电流不会降到0nPWM控制,恒定开关频率工作(gngzu)n改变占空式调节输
3、出由于开关频率固定(gdng)，噪声频谱固定(gdng)，噪声频谱相对窄，使用简单滤波技术就可以极大程度的减小峰峰电压纹波。BUCKBUCKBUCKBUCKCCM连续电流(dinli)模式第10页/共34页第十页，共35页。噪声(zoshng)不容易滤除n在轻负载电流时nIAVE Io时Cout 充电方法2: 积累(jli)电荷方法1: 在充电(chng din)时间积分 考虑ESR:BUCKBUCKBUCKBUCK 最恶劣情况: U = UO1 + UO2第13页/共34页第十三页，共35页。临界(ln ji)工作模式(介于DCM和CCM边界)DCM1 伏秒值平衡(pnghng)2 功率(g
4、ngl)平衡BUCKBUCKBUCKBUCK第14页/共34页第十四页，共35页。同步Buck变换器1 续流二极管换为功率MOSFET2 应用(yngyng)于低电压大电流 低电压低占空比,续流管导通更长时间3 高效率BUCKBUCKBUCKBUCK大的输出电流(dinli)时,同步管用几个MOSFET并联以减小导通电阻同时有利于散热第15页/共34页第十五页，共35页。功率(gngl)MOSFET VDDS Vinmax ， IDmax Io+I/2BUCKBUCKBUCKBUCK元件(yunjin)选取续流二极管或同步(tngb)MOSFET VRRM 或 VDDS Vinmax ， IF
5、(AV) 或 IDmax Io(1-D)电感 L VODMIN/f I ， I = 0.20.4 IO ， 饱和电流Isat Io+I/2PCB：输出地回路电流连续，输出地为干净地以D的正极为单点地第16页/共34页第十六页，共35页。BUCK变换器轻载(qn zi)时操作控制技术BUCKBUCKBUCKBUCK1 强迫CCM模式(msh)2 跳脉冲模式(msh)(定频DCM到变频)3 突发模式(msh)Burst Mode第17页/共34页第十七页，共35页。n电感中的电流在一个开关周期中的某一段时间内可以(ky)反向流动n允许电感电流反向流动优点n输出纹波电压和频率在整个负载变化范围内恒定
6、，容易滤除噪声n适合(shh)于通讯等要求干扰噪声低的应用0BUCKBUCKBUCKBUCKn强迫(qing p)CCM(qing p)CCM模式n对于同步BUCK当电感的电流为0时,同步MOSFET仍然导通, 电感电流反向激磁, 电感电流反向流动n环流产生功率消耗从而降低效率第18页/共34页第十八页，共35页。n允许调节器跳掉一些不需要的脉冲，从而极大(j d)的提高轻载的效率n一个脉冲将对输出电容充电维持足够的输出能量，从而可以跳掉一个或几个脉冲。当输出电压降到调节的阈值电压以下时，一个新的脉冲开始n输出电压纹波频率与负载电压成正比，在脉冲之间只有静态电流Iq产生的功耗。只对输出电压进行
7、处理，不需要对检测的电流进行处理n提高了轻载时效率(xio l)但噪声大，因为实际的开关频率不固定0BUCKBUCKBUCKBUCKn跳脉冲(michng)(michng)模式第19页/共34页第十九页，共35页。n缩短激活模式的时间，从而延长系统待机的时间，最低的静态电流Iq功率损耗n准disable控制器，直到输出电压到达设定的下限阈值电压，滞回控制n用脉冲突发(t f)抬高输出电压直到输出电压到达设定的上限阈值电压n三种模式中噪声最大n需要电流检测当要求的输出电流降到内部设定的阈值(y zh)时。 n元件关断内部的振荡器进入低电流工作状态n保持低电流的工作，直到输出电压降到足够低要求另一
8、次的电流突发BUCKBUCKBUCKBUCKn突发(t f)(t f)模式第20页/共34页第二十页，共35页。突发突发(t f)模式模式跳脉冲跳脉冲(michng)模式模式n提供(tgng)最好的低负载电流效率n但输出电压纹波高n提供最低的输出电压电流纹波n但低负载电流效率差BUCKBUCKBUCKBUCK第21页/共34页第二十一页，共35页。n突发模式具有(jyu)最高轻载效率，其次是跳脉冲模式，强迫CCM模式轻载效率最低n强迫CCM模式具有最好轻载调整(tiozhng)率，其次跳脉冲模式， 突发模式轻载调整(tiozhng)率最差效率与轻载(qn zi)调整率BUCKBUCKBUCKB
9、UCK第22页/共34页第二十二页，共35页。BUCK变换器控制(kngzh)方法BUCKBUCKBUCKBUCK1 电压模式2 电流(dinli)模式：峰值电流(dinli)，平均电流(dinli)，谷点电流(dinli)第23页/共34页第二十三页，共35页。VinLCrcRVoPWMddComparatorslopeComp.VrefR1R2误差误差(wch)放大器补偿放大器补偿功率级：控制功率级：控制(kngzh)对输出对输出vcVCslopedTsTsVFBd=kVc电压(diny)模式控制BUCK变换器BUCKBUCKBUCKBUCK第24页/共34页第二十四页，共35页。BUCK
10、BUCKBUCKBUCKn优点:n 不需要精密的电流检测电阻供最缺点n缺点n 1 环路增益是输入电压的函数,需要输入电压前馈n 2 环路增益是输出电容(dinrng)ESR的函数,需要仔细设计补偿环路n 3 电流检测/限流控制缓慢不准确n 4 如果多个电源和多个并联相位操作,需要外部电路进行均流控制电压(diny)模式控制BUCK变换器第25页/共34页第二十五页，共35页。VinLCrcRsenseRVoPWMdvod比较比较(bjio)器器slope compvcgmRoCthRthCthp补偿补偿(bchng)网络网络VrefR1R2C1C2Kref(s)igmveainiL feedb
11、ackITHEAINKi误差误差(wch)放大器放大器峰值电流模式控制BUCK变换器BUCKBUCKBUCKBUCK第26页/共34页第二十六页，共35页。BUCKBUCKBUCKBUCKn优点:n 1 内在固有的精确/快速脉冲限流n 2 真正的电感电流软起始n 3 对于所有陶冶电容容易设计补偿环路n 4 易实现多个相位/多个变换器并联(bnglin)操作得到更大输出电流n 5 精确/快速的电流均流n 6 可靠性高n缺点n 需要精密的电流检测电阻,影响效率和成本峰值(fn zh)电流模式控制BUCK变换器第27页/共34页第二十七页，共35页。BUCKBUCKBUCKBUCKn优点:n 准确的
12、电流检测(jin c)n缺点n 1 需在电流平均化处理，即电流误差放大器。n 2 响应慢n 3 需要精密的电流检测(jin c)电阻,影响效率和成本平均电流(dinli)模式控制BUCK变换器应用(yngyng): APFC的CCM模式第28页/共34页第二十八页，共35页。LCrcRVoPWMdvodComparatorvIthgmRoCthRthCthpVrefR1R2C1Kref(s)igmveainiL x Rds(on)ITHEAIN补偿(bchng)网络误差(wch)放大器谷点电流模式(msh)控制BUCK变换器BUCKBUCKBUCKBUCK第29页/共34页第二十九页，共35页
13、。VIth IoiLiL X Rds(on)VIth = iL X Rds(on)上管导通固定(gdng)时间下管变化(binhu)导通时间下管变化导通时间(shjin)调节输出电压VO上管驱动信号BUCKBUCKBUCKBUCK同步管开始导通同步管关断第30页/共34页第三十页，共35页。iLIo谷点电流模式(msh)负载从0A跳到5A峰值电流模式(msh)负载从0A跳到5A从当前的脉冲周期(zhuq)响应从下一个脉冲周期响应快速负载响应:电感的电流波形BUCKBUCKBUCKBUCK第31页/共34页第三十一页，共35页。两种控制定频工作:时钟沿关断功率管，谷点电流处开通功率管变频工作:开
14、通功率管，到固定的导通时间时关断功率管，谷点电流处开通功率管变频工作1宽输入电压(diny)2不需要电流检测电阻，快响应3低占空比易检测电流4变频工作电感设计不易优化5要限制高的占空比和最大频率6多相工作不能准确均流，多相工作PCB设计要仔细BUCKBUCKBUCKBUCK谷点电流(dinli)模式控制BUCK变换器第32页/共34页第三十二页，共35页。1 电流模式仅需陶瓷输出电容和IC VC管脚处简单RC网络就能对两个以上输出负载瞬态作出稳定响应。与电压式控制器拓朴相比这种拓朴结构更省空间、省成本。更简单、体积更小、价格更便宜（尽管要电流检测(jin c)电阻）。 2 电压式控制器拓朴需要
15、额外的补偿器件来优化负载瞬态响应。典型的电压式控制器需要电解电容或钽电容稳定控制回路，并维持良好的高频响应。在相同均方根工作电流的需求下，相同电容值的电解电容或钽电容比陶瓷电容的体积更大，输出电压的波动也更大。BUCKBUCKBUCKBUCK电流电流(dinli)电压模式控制电压模式控制BUCK变换器变换器第33页/共34页第三十三页，共35页。谢谢您的观看(gunkn)！第34页/共34页第三十四页，共35页。内容(nirng)总结放电。 4.5V5.25V。输出噪声,降压/升压/负压。输出电压纹波频率与负载电压成正比，在脉冲之间只有静态电流Iq产生的功耗。只对输出电压进行处理，不需要对检测的电流进行处理。2 环路增益是输出电容ESR的函数,需要仔细设计补偿环路。4 如果多个电源和多个并联相位操作,需要外部电路进行均流控制。4 易实现多个相位/多个变换器并联操作得到(d do)更大输出电流。定频工作: 时钟沿关断功率管，谷点电流处开通功率管第三十五页，共35页。
