降壓開關(guān)電源設(shè)計(jì)過程中控制技術(shù)分析及選擇

　　圖3 磁滯降壓穩(wěn)壓器的基本架構(gòu)(LM3485)

　　這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可以對負(fù)載瞬態(tài)變化做出極快的響應(yīng)，非常簡單而且不需要頻率補(bǔ)償。

　　這種方案的主要問題在于開關(guān)頻率不是由振蕩器設(shè)定，不恒定而且依賴于很多變量。開關(guān)頻率很大程度上依賴于元件參數(shù)和工作條件的變化。輸入電壓、負(fù)載電流、電感值和輸出電容(特別是它的等效串聯(lián)電阻ESR)都對開關(guān)頻率有很大影響。

　　這種控制DC電壓的技術(shù)優(yōu)點(diǎn)在于簡單的控制環(huán)路。很容易使控制器穩(wěn)定。

　　控制環(huán)路不僅穩(wěn)定而且響應(yīng)非常迅速(響應(yīng)延遲僅為90ns)。與大占空比(達(dá)到100%)特性相結(jié)合，可以產(chǎn)生非常迅速的瞬態(tài)響應(yīng)。與競爭的調(diào)節(jié)器架構(gòu)(PWM電流模式或電壓模式)相比，它更具有優(yōu)勢。

　　由于開關(guān)頻率不是由可控振蕩器設(shè)定，它將隨不同的外部元件和輸入電壓的變化而發(fā)生變化。如果在特定應(yīng)用中要求開關(guān)頻率固定，將很難找到合適的設(shè)計(jì)方案。

　　恒定開啟時間的磁滯控制技術(shù)

　　如上所述，磁滯控制技術(shù)具備一些有趣的優(yōu)勢，唯一的問題在于開關(guān)頻率不可預(yù)測。

　　如果在一個傳統(tǒng)的磁滯控制技術(shù)中，加入與輸入電壓成反比的單次觸發(fā)開啟時間，開關(guān)頻率就會保持相對恒定。可以應(yīng)用于任意降壓調(diào)節(jié)器(工作在連續(xù)導(dǎo)通模式)的基本降壓調(diào)節(jié)器公式定義了降壓開關(guān)的占空比D。

　　D=Vout/Vin =Ton·Fs (9)

　　其中，Ton是開啟時間， Fs 是工作頻率。

　　如果把開啟時間設(shè)定成與輸入電壓Vin成反比。

　　Ton=K·Ron/Vin (10)

　　其中，K是常數(shù)，Ron是可編程電阻，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都是常數(shù)，工作頻率也將是常數(shù)。實(shí)際上，真實(shí)的工作頻率將會變化大約10%，這由單次觸發(fā)的非線性、傳播延遲和非理想的開關(guān)壓降造成。

　　通過以上討論可以看到，該技術(shù)使整個系統(tǒng)解決方案的成本大大降低。由于不存在環(huán)路補(bǔ)償或穩(wěn)定性問題，這種概念很容易實(shí)現(xiàn)。同時，由于電路不 需要反饋元件(會限制帶寬)，瞬態(tài)響應(yīng)將會非常迅速。正是由于上述因素，這種概念把PWM固定頻率原理和磁滯模式的很多優(yōu)點(diǎn)結(jié)合到了一種解決方案中。