临界短脉冲

虽然占空比存在最大限制(将单独讨论),但本电源管理技巧特别关注占空比的最小限制。
降压型开关稳压器(降压转换器)的占空比对应于连续导通模式(ccm)下的输出电压除以输入电压。因此,如果输出电压正好是输入电压的一半,则相当于50%的占空比。对于实际组件和相应的寄生损耗,该占空比在现实中略有不同。但是,占空比的简单公式足以作为近似值。
因此,如果从5 v电源电压产生1 v的输出电压,则对应于20%的占空比。图1所示为采用adi公司adp2389稳压器的降压转换器拓扑。该稳压器的开关频率最高可达 2.2 mhz。在图2的时域图中可以看出,对于2.2 mhz的开关频率,在新周期开始之前,周期t仅可用约450 ns。
图1.典型的降压型开关稳压器,内置adp2389,最大输出电流为12 a。
图2.开关频率为 2.2 mhz 时的最小导通时间。
adp2389的最小导通时间为100 ns。因此,在2.2 mhz的开关频率下,不可能实现5 v至1 v的电压转换。它需要 20% 的占空比,相当于在 450 ns 的周期内导通时间仅为 90 ns。该时间低于adp2389电压转换器的最小额定导通时间。
如果仍应使用adp2389将5 v转换为1 v,则开关频率可能会减慢。这样,图2中的周期t变长,最小导通时间(100 ns)以百分比表示变低。对于2 mhz的设定开关频率,周期为500 ns。对于所需的20%占空比,需要100 ns的导通时间。根据规格,adp2389可以实现这一点。
问题是,为什么存在限制输入电压与输出电压可能比率的最小导通时间。在许多开关模式电源转换器中,原因在于线圈电流是在导通时间内测量的。该电流用于过流保护和根据电流闭环控制原理(电流模式控制)工作的稳压器。环路调节也需要测量的电感电流。在开关转换之后,产生的噪声必须首先消退,然后才能进行高质量的电流测量。这需要一些时间,称为消隐时间。特别是对于几mhz的非常高的开关频率,最小导通时间的长度正发挥越来越大的作用,并且正在开发电路以实现非常短的最小导通时间。
对于低占空比,例如降压型开关稳压器中的高输入电压和低输出电压,尽可能短的导通时间是一个关键限制。它经常限制开关模式电源工作的最大开关频率。


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