即使是具有固定开关频率的开关模式电源也不会 始终显示持续的脉搏模式。在某些情况下,脉冲 由于各种原因省略。这对于输出纹波很重要 电压和电磁干扰效应。
用于电压转换的开关稳压器通常以可调或固定的开关频率工作。此值通常在第一页上说明 开关稳压器IC的数据手册。对于电源电路, 选择开关频率很重要,因为 外部无源元件受其影响。可实现的转换效率也受开关频率的影响。对于整体电子 电路——即不仅是电源转换器,还包括 系统—所选开关频率也很重要。切换 频率通常选择在整个系统的频率范围内 最不被打扰的。电源的开关频率通常是耦合的 通过电容和电感耦合到电气的许多部分 由于对印刷电路板的寄生效应引起的电路。
正确选择开关频率后,电路设计人员往往在 当他们评估实际电路时,这是一个很大的惊喜。设计的电路经常 在选定的开关频率下未按预期切换。有两个 常见的原因。
突发模式
许多应用需要非常高的转换效率,即使输出很低 负荷。如果所需的输出功率仅为几mW,则 开关稳压器本身的权重严重不成比例。这尤其 如果效率以百分比表示,则为 true。提高效率 在这些情况下,开关稳压器IC通常配备特殊的 突发模式。图1显示了开关稳压器随时间变化的电压 突发模式。切换节点切换一次,然后切换到较长的暂停阶段。在此暂停阶段,切换的众多功能 稳压器IC进入休眠模式,在该模式下,只有非常低的电源量 需要能源。开关节点电压、电感电流和输出 电压如图1所示。®
图1.开关模式电源中的突发模式概念。
在突发模式下工作期间,输出电压的电压纹波较高。 它的频率远低于正常工作时设置的电压纹波 开关频率。取决于电压转换器 IC 和电路 条件,在突发阶段的操作以非常小的 脉冲数 — 例如,一个脉冲或具有大量脉冲。 通常,根据需要产生任意数量的脉冲,直到输出电压 达到设定的上限阈值。随后是暂停,直到 输出电压降至最小阈值以下。在这里,切换仍然发生 在脉冲期间选择开关频率,但要低得多 由突发相位和暂停阶段定义的频率也出现在 频谱。
图2.利用LTspice模拟突发模式下的LT8620降压型开关稳压器。®
脉冲跳跃模式
另一种模式是脉冲跳跃模式。它可以在许多不同的中找到 电源转换器的类型。在许多拓扑设计中,每次都有一个脉冲 在开关节点上,基于正常最小值的一定量的能量 导通时间从电源转换器的输入侧移动到输出侧。 但是,如果此时不需要能量或只需要少量 负载,输出电压上升。跳过某些脉冲以防止输出 电压上升过多。这里也是输出电压的电压纹波 增加。脉冲跳跃模式通常通过过压激活 反馈节点上的比较器。例如,如果每一秒脉冲都被遗漏, 对应于设定开关频率一半的开关频率将 在光谱中可见(FFT 表示)。
图3.处于脉冲跳跃模式的 LT3573 具有一个低负载。
与突发模式相比,脉冲跳跃模式仅涉及保持 输出电压在一定范围内,不会节省任何显着量 的能量。因此,转换效率仅略有提高。
因此,如果开关稳压器以不同的开关频率开关 比一组,可能是因为电路处于突发模式或脉冲 跳过模式。
但是,发生不连续性可能还有其他原因 开关节点上的脉冲。其中包括一般控制回路不稳定, 达到现有电流限值,发热超过热关断限值,以及 更多。
结论
开关模式电源可能以脉冲形式运行,与预期的开关频率不同。这通常发生在低负载条件下。了解 此行为背后的机制在评估开关模式功率时很有帮助 电源电路。然后,设计人员可以自信地推断出电源是 确实运行可靠。
审核编辑:郭婷
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