为特定应用合适的稳压器:主要的稳压器控制方式

在本系列文章的部分中,我们首先介绍其它常用的稳压器控制方式,并介绍每种方式在应用上的优势。除上文讨论的vm和cm pwm控制方式外,现代稳压器采用的主要控制方式还有:脉冲频率调制(pfm)控制、磁滞控制以及恒定导通时间 (cot)控制。然后,我们简短讨论一下其它控制方式,例如skip(跳脉冲)。
尽管在此讨论也许还稍微有点儿早,但还是希望读者知道,在随后的第三部分,我们将提供基本的公式,帮助设计时选择适合具体应用的稳压器,以及对外围元件进行优化。
pfm转换器具有较高的总体效率
pfm转换器1是另外一种dc-dc架构。该控制方式随负载改变转换器的频率,因此这种架构被称为pfm。相对于pwm转换器,pfm转换器在轻载时的效率高得多,所以许多便携式应用利用pfm模式延长寿命。
电磁干扰(emi)是选择pwm和pfm转换器时的一项重要考虑因素。pwm模式下,开关频率固定,所以转换器开关引起的emi是可预测的、恒定的,并且许多情况下可滤除。许多pwm转换器也提供外部频率同步输入,帮助缓解与应用电路板上常见的其它重要信号频率之间的冲突。如果某个应用要求多个电压,所有开关转换器可锁定在相同的频率。该方法消除了多个转换器的开关频率不同并且相位未严格同步时固有的差频。与pwm结构不同,pfm方法的开关频率可变,很难对其产生的emi进行控制。因此,pfm模式可能不是对电源敏感的音频或射频低噪声电路的选择。然而,如果必须在整个较宽输出负载范围内优化效率,pfm可能是很好的选择。
后,值得注意的是,许多转换器都可以选择在pfm或pwm模式下工作;逻辑控制模式引脚或内部电路根据负载电流自动在这两种模式之间切换。
pfm控制器的工作原理
在升压型pfm控制1方式中,两个单触发电路根据dc-dc转换器的输出负载电流进行工作。pfm基于两个开关时间(大导通时间和小关断时间)和两个控制环路(电压调节环路和大峰值电流、关断时间环路)。pfm的特征还包括可变频率控制脉冲。控制器中的两个单触发电路定义ton (大导通时间)和toff (小关断时间)。ton单触发电路激活第二个单触发电路toff。只要电压环路的比较器检测到vout超出稳压范围,则激活ton单触发电路。脉冲时间为固定为其大值。如果大峰值电流环路检测到超过电流限值,则可缩短该脉冲时间,如图1所示。pfm控制器的静态电流(iq)补偿被限制为偏置基准以及误差比较器所需的电流(10s,μ*)。形成鲜明对比的是,pwm控制器中的内部振荡器必须连续打开,这造成几个毫安的耗流。

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