一款高效綠色降壓型開關電源控制器芯片的設計方案（一）

　　圖2 峰值電流控制過程

　　在每個周期開始時，由時鐘上升沿置位主RS 觸發(fā)器，功率開關打開，變換器進入充電階段，電感電流上升， Isense 上升而V sense 下降。 當電感電流達到峰值， 即V sense達到V peak時，電流比較器（ Icomp ） 的輸出復位RS 觸發(fā)器控制功率開關關斷。 這就是電流環(huán)的工作過程。 而電感電流的峰值主要由電壓環(huán)控制。 具體地說，當反饋電壓下降到基準以下時，誤差放大器（ EA） 輸出上升，限制電流上升峰值的V peak 電壓隨之下降，于是功率開關的開啟占空比增大，輸出電壓上升，反之亦然。 其中反饋電壓是由輸出電壓經過電阻分壓得到的。

　　在功率開關關斷的時間間隔內， 傳統(tǒng)的降壓型Buck 變換器采用肖特基二極管作為續(xù)流二極管。 因此，當肖特基二極管導通時，它的導通壓降（典型值013V）引起的功率損耗將是不可避免的。 為了減少導通損耗，引入了同步整流技術。 同步整流即采用一個同步功率開關代替整流二極管。 當同步整流開關導通時，導通電阻一般在100mΩ 以下，以1A 負載為例，此時的導通損耗近似為011W;而對于導通電壓為013V 的肖特基二極管，損耗近似為013W. 可見在中小功率的應用當中，同步整流可以有效地提高開關電源變換器的效率。

　　由于同步整流開關和肖特基二極管之間工作方式的差異，需同時引入一些控制電路和保護電路。

　　首先，在功率開關和同步整流開關兩個開關轉換的瞬間，必須設置一個死區(qū)時間（anti2shoot2thru） 來防止兩個開關同時導通導致輸入電源短路。 在死區(qū)時間內，功率開關和同步整流開關都關斷，此時電流由同步整流開關上寄生的二極管續(xù)流，所以在合理范圍內死區(qū)時間越短就越能減少功耗，一般設計在 10ns 左右（1MHz 工作頻率下） 。

　　其次，同步整流開關不像肖特基二極管那樣只能單向導電，當變換器工作在斷續(xù)電流模式下，在下一個周期開始之前，同步整流開關上的電流就已經下降到零并反向，此時，電感電流反向相當于從負載抽電流，導致能量的浪費以及變換器效率的降低。 因此必須設計一個防止同步整流開關電流反向的檢測電路（ rever se） 來檢測電流方向。 本設計是利用檢測SW 點的電壓，當電壓從負變正時，反向電流比較器控制同步整流開關關斷。