高效率綠色模式開關電源控制器設計方案

圖11 為輕載條件下的測試結果， 負載電流為50mA. 此時變換器工作在Burst 模式，即以時鐘頻率連續(xù)工作若干周期之后又連續(xù)關斷若干周期。 負載越低，關斷的時鐘周期就越多。 此時測得輸出電壓紋波為3912mV. 如前述，紋波電壓的大小主要由片內Burst 比較器的遲滯窗口所控制。

圖11 　Burst 工作模式測試曲線

圖12 所示是負載跳變時輸出響應的測試結果。 測試中使負載在50 和300mA 之間跳變，負載變化速率為800mA/μs. 波形顯示，Burst 工作模式下的輸出電壓平均值比PWM 模式下的高20mV ,這是由于在兩種模式下采用了不同基準。 在重載跳變到輕載的過程中，過沖電壓為32mV ,恢復時間為2μs ,較好地實現(xiàn)了對于過沖電壓的抑制，且在兩個周期內就可以完成模式轉換達到穩(wěn)定狀態(tài)，響應速度相當快。

圖12 　負載跳變測試曲線

以上即為該變換器的穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)測試結果。 表2 是測試結果與仿真結果的比較，測試中不可避免地會有一些測試誤差和寄生參數(shù)的影響，但總體上還是符合設計指標的，即已達到了預期的設計要求。

表2 　測試結果與仿真結果的比較

圖13 是變換器效率測試曲線，可以看到，當變換器工作在PWM/ Burst 多模式調制狀態(tài)時，由于在輕載條件下間隔地關斷功率開關和不必要的耗電模塊，使得在整個工作負載范圍內變換器的效率基本上保持恒定，反映出Burst 控制模式有效減小了輕載時的開關損耗和靜態(tài)功耗。 而單純的PWM 模式工作(Burst 模式被禁止時) ,變換器的效率在重載時還能維持在一定值，但隨著負載的減小急劇下降，這反映出輕載時PWM 開關損耗成為主要功耗，也證明輕載時采用Burst 模式對于降低功耗是必要的。

圖13 　變換器效率曲線

與通常提高輕載效率的方法相比，本文提出的Burst工作模式， 不僅具有較高的輕載效率， 還體現(xiàn)了與其他方法相比更優(yōu)的負載調整率，且簡化了外圍應用電路設計的復雜性。

5 結語

提出一種高效率綠色模式降壓型集成開關電源控制器的設計方案，其特點是采用了PWM 和Burst 交替的多模式控制，有效提高了變換器的效率， 并成功實現(xiàn)了不同模式間的平滑過渡以及過沖電壓的抑制。 片上電流檢測技術的應用進一步降低了芯片的功耗，提高了電源精度。 此外，功率開關和同步整流開關的集成不僅方便了片上電流檢測技術的實現(xiàn)， 也簡化了應用電路。 芯片在115μm BCD 工藝下設計與實現(xiàn)，并得到了預期的測試結果。