广告

在开关模式电源中忽略脉冲时…

2022-08-30 17:25:06 Frederik Dostal,ADI现场应用工程师 阅读:
用于电压转换的开关稳压器通常采用可调或固定的切换频率。对于电源电路来说,切换频率的选择是很重要的,因为它会影响到外部被动组件的尺寸和成本。此外,还会影响可实现的转换效率...

即使是具有固定切换频率的开关电源,也并非总是显示连续的脉冲。在某些情况下,基于各种原因脉冲会被忽略,而在考虑输出涟波电压和EMI效应时,这一点非常重要。KvLednc

用于电压转换的开关稳压器通常采用可调或固定的切换频率。这个值通常在开关稳压器IC产品手册的第一页列出。对于电源电路来说,切换频率的选择是很重要的,因为它会影响到外部被动组件的尺寸和成本。KvLednc

此外,切换频率还会影响可实现的转换效率。对于整个电路(不仅是功率转换器,还包括系统中的其他电路部份),切换频率的选择也非常重要。我们通常在整个系统受干扰最小的频率范围内选择切换频率,受印刷电路板(PCB)的寄生效应影响,电源的切换频率通常透过电容和电感耦合方式与电路的许多部份耦合。KvLednc

在选择了正确的切换频率之后,电路设计人员在评估实际电路时,往往会得出令人惊讶的结果。在选定的切换频率下,如果所设计的电路常常不能按预期切换通常有以下两个原因。KvLednc

突波模式

许多应用需要非常高的转换效率,即使在低输出负载下也是如此。如果所需的输出功率只有几mW,开关稳压器本身的供电电流是严重不成比例的。如果以百分比表示效率时这一点特别明显。为了提高这些情况下的效率,开关稳压器IC通常会配置特殊的突波模式(Burst Mode)。KvLednc

图1显示在Burst Mode®下,开关稳压器的电压随时间的变化。在切换到较长的暂停阶段之前,开关节点会切换一次。在这个暂停阶段,开关稳压器IC的许多功能进入睡眠模式,只需消耗极少量的电能。图1显示了开关节点电压、电感电流和输出电压。KvLednc

KvLednc

图1:开关模式电源中的Burst Mode概念。KvLednc

在Burst Mode下工作时,输出电压的涟波更大。相较于正常工作条件下由切换频率设定的电压涟波,其频率要低得多。根据电压转换器IC和电路条件,在突发阶段操作时,通常会存在极少量的脉冲,例如,一个脉冲或大量脉冲。通常,在输出电压达到设定的上限阈值之前,会产生很多的脉冲。之后会暂停一段时间,直到输出电压降到低于阈值下限。在这种情况下,在脉冲期间,仍然会按照选定的切换频率进行切换,但由突发阶段定义的更低的频率和暂停阶段也会出现在频谱中。KvLednc

KvLednc

图2:使用LTspice,模拟处于Burst Mode下的降压型开关稳压器。KvLednc

脉冲跳频模式

另一种模式是脉冲跳频模式(pulse skipping mode)。许多类型的功率转换器都提供这种模式。在许多拓扑设计中,切换节点上每出现一次脉冲时,会有一定量的电能基于正常的最低导通时间从功率转换器的输入端移动到输出端。但是,如果在这时候,负载不需要或只需要很少量的电能,输出电压会上升。一些脉冲会被跳过,以防输出电压上升过多。KvLednc

此时,输出电压的电压涟波也会增大。脉冲跳频模式通常由反馈节点上的过压比较器启动。例如,如果跳过每秒脉冲,即可在频谱中看到相当于设定切换频率一半的切换频率(FFT表示法)。KvLednc

KvLednc

图3:处于脉冲跳频模式下的隔离返驰式开关稳压器 ,负载很低。KvLednc

与Burst Mode相比,在脉冲跳频模式下,只需让输出电压保持在特定范围内,不会节省大量电能。所以,转换效率只会稍微提高。KvLednc

因此,如果开关稳压器以不同于设定频率的切换频率开关,可能是因为电路处于Burst Mode或脉冲跳频模式。KvLednc

但是,可能有其他原因导致在切换节点出现非连续脉冲。其中包括:一般控制回路不稳定、达到现有的限流值、温度超过热关断限值等。KvLednc

结论

切换模式电源能够以不同于预期切换频率的脉冲运行。这一般发生在低负载条件下。理解这种行为背后的机制,这在评估开关模式电源电路时是非常有用的。设计人员可以以此为依据,准确推断电源是否正在可靠运行。KvLednc

责编:Demi
  • 微信扫一扫
    一键转发
  • 最前沿的电子设计资讯
    请关注“电子技术设计微信公众号”
  • 汽车创新成果促进独特驾驶体验 汽车行业是当今最令人兴奋和蓬勃发展的技术领域之一。随着众多创新技术逐渐走向成熟,未来的汽车架构和设计将会颠覆以往的经验。
  • 噪声抑制与有源降噪:有何不同之处? 噪声抑制和有源降噪,这两项功能近来在音频产品中很常见,但它们不只是流行词而已。这两项技术有助于以不同的重要方式减轻噪声的影响。本文将解释二者的区别,同时更深入地探讨其中的噪声抑制技术。
  • NOR闪存实现汽车和工业创新的安全性 随着人工智能技术的进步,机器设备被赋予越来越多的工作任务。特别是在汽车和工业应用中,传感器监控环境,然后系统利用算法解译传感器数据来得出结论。这些系统不仅需要正常工作以确保安全,还需要在每时每刻都做出正确的决定。现代NOR flash闪存可以帮助实现这一目标。
  • 利用可见光通信提高室内定位精度 在本文中,我们将探讨在建筑物内准确确定人员位置的好处,并讨论不同技术在室内定位系统(IPS)中的适用性。然后,我们会解释可见光通信(VLC)的概念,并展示如何用这种技术满足室内定位的精度要求。
  • 机器人发展的必经之路——5G技术 LitePoint的Khushboo Kalyani表示,技术可以推动创新机器人应用的发展,但需要对元器件测试加以关注。
  • 儿童电子学(三):电气测量 在本系列儿童电子学的第1部分中,我们研究了LED;在第2部分中,我们探讨了电容器。现在在第3部分中,我们将深入了解电气测量。
  • 如何选择嵌入式系统操作系统:选择指南 这篇文章将准确探讨何时何地使用裸机、RTOS和Linux才有意义。
  • 用于实时通信的模块化5G蜂窝基站 面向工业通信基建的COM-HPC标准
  • 使用双PWM、采用GPS规范的简单10MHz参考信号 我最近在为一项新设计进行实验,其中需要使用函数发生器。尽管新的函数发生器具有相当好的频率容差规格,但我需要获得更高的精度。用频率发生器、任意波形发生器和频率计数器获得更高精度的方法,是使用许多这些测试仪器上所提供的10MHz参考输入。由于没有这样的参考,而且我最近一直在玩Arduino Nano(下文简称Nano),我决定看看是否可以围绕Nano构建一个这样的设计。
  • 使Matter智能家居设备脱颖而出的五种方法 在本文中,Silicon Labs(芯科科技)智能家居生态系统团队的Craig Babcock解释了在竞争激烈的市场中让您的产品脱颖而出,吸引客户的五种方法。
  • 设计挑战究竟出在传感器还是检测状况? 检测现实世界参数时经常面临两难处境,有时候挑战来自于传感器,而非应用场景;有时候问题并不在于传感器及其接口,而是现场经历的不同检测状况…
  • 从Wi-Fi 6高效基础版到Wi-Fi 7超高吞吐量 多家半导体公司宣布推出Wi-Fi 7“前导”芯片样品。Wi-Fi 7源自IEEE 802.11be规范,优势更强。尚未迁移到Wi-Fi 6E的公司是否应等到Wi-Fi 7推出再行迁移?
广告
热门推荐
广告
广告
EE直播间
在线研讨会
广告
广告
面包芯语
广告
向右滑动:上一篇 向左滑动:下一篇 我知道了