电流模开关电源的低功耗设计
2024-11-29 00:03

电流模开关电源的低功耗设计

  本文采用的电流模开关电源的结构如图1所示。电源电压为5 V,时钟频率为400 kHz,输出电压、电流范围分别为3.3~1.8 V,0.5~3 A。电流模开关电源按脉宽调制方式工作,其实质为双环控制系统:一个是基本电压模外环,采样输出电压并反馈回电压控制环,决定开关控制信号的基本占空比;另一个是电流模内环,通过电流检测电路将输出(电感)电流的变化信息检出放大并反馈回电流控制环,并与斜坡补偿信号叠加后,用于快速调变开关控制信号的占空比。由于电流模内环处于开环工作,响应速度比电压模外环快,故电流模开关电源具有快速动态响应能力,更好的线性调整率和负载调整率

  。

  电流环和电压环分别独立采样输出电压和输出电流,但在结构上密不可分。电流比较器、RS触发器及之后电路为二者共用电路模块。在图1中,开关电源的基本工作过程为:在一个时钟周期开始时,功率管M1是关闭的,RS触发器在时钟上升沿置位,使M1开启,此时电路主要工作在电压环控制模式下;M1开启后,输出电流的变化信息被电流检测电路采样并放大,并与斜坡补偿信号叠加后,输出电压为Vadd, 如果Vadd大于误差放大器的输出电压Voe,则电流比较器输出高电平,使RS触发器复位,关闭M1,完成电流环控制过程。

  从工作过程可知,电流模开关电源各个模块的控制信号间存在紧密联系,如果能够降低电流检测电路的功耗,就能降低斜坡补偿电路、电流比较器等模块的功耗,实现静态功耗的最小化。

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