《電子技術(shù)應(yīng)用》
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電源設(shè)計(jì)小貼士 39:同步整流帶來(lái)的不僅僅是高效率

2011-11-28
作者:Robert Kollman,,德州儀器 (TI)

    您是否曾經(jīng)應(yīng)要求設(shè)計(jì)過(guò)一種輕負(fù)載狀態(tài)下具有良好負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)的電源呢?如果是,,并且您還允許電源非連續(xù),,那么您可能會(huì)發(fā)現(xiàn)控制環(huán)路的增益在輕負(fù)載狀態(tài)下急劇下降。這會(huì)導(dǎo)致較差的瞬態(tài)響應(yīng),,并且需要大量的輸出濾波電容器,。一種更簡(jiǎn)單的方法是讓電源在所有負(fù)載狀態(tài)下都為連續(xù)。

     圖 1 是一個(gè)簡(jiǎn)單的同步降壓轉(zhuǎn)換器,,用于演示輸出電感中連續(xù)和非連續(xù)電流的負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng),。在低至空載的負(fù)載狀態(tài)下,輸出電感電流都一直保持連續(xù),,因?yàn)?a class="innerlink" href="http://forexkbc.com/tags/同步整流" title="同步整流" target="_blank">同步整流器允許電感電流在輕負(fù)載狀態(tài)下反向流動(dòng),。只需用一個(gè)二極管替換底部 FET (Q2),電路便可轉(zhuǎn)為非連續(xù),。盡管本文介紹的是降壓拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的區(qū)別,,但您會(huì)注意到所有電源拓?fù)涠加蓄愃频捻憫?yīng)。
 
 
1 用于演示瞬態(tài)響應(yīng)的簡(jiǎn)單降壓轉(zhuǎn)換器
 
    圖 2 顯示了輸出電流 700 mA 階躍變化的兩個(gè)瞬態(tài)負(fù)載響應(yīng),。左邊的線跡為連續(xù)情況,,而右邊的線跡則為非連續(xù)情況。在非連續(xù)情況下,,瞬態(tài)響應(yīng)比連續(xù)情況差了三倍多,。同步 FET 用于強(qiáng)制連續(xù)運(yùn)行。但是,,也有一些獲得較好瞬態(tài)響應(yīng)的其他方法,,包括預(yù)加載輸出或者使用擺動(dòng)電感等。擺動(dòng)電感用于在低電流時(shí)增加電感,。這個(gè)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn),,主要是通過(guò)兩種磁心材料:低電流飽和高鐵氧體,以及低電流不飽和粉末鐵氧體,。
2 同步運(yùn)行(左)具有最佳瞬態(tài)響應(yīng)
 
    非連續(xù)運(yùn)行期間,,瞬態(tài)響應(yīng)較差的原因是環(huán)路特性急劇變化,如 3 所示,。左邊的曲線顯示了連續(xù)運(yùn)行期間的環(huán)路增益,??刂骗h(huán)路具有 50 kHz 的帶寬,相補(bǔ)角為 60 度,。右邊的曲線為功率級(jí)轉(zhuǎn)為非連續(xù)時(shí)的響應(yīng)情況,。功率級(jí)從連續(xù)運(yùn)行期間的一對(duì)復(fù)極,變?yōu)榉沁B續(xù)運(yùn)行期間的一個(gè)單低頻實(shí)極點(diǎn),。該極點(diǎn)的頻率由輸出電容器和負(fù)載電阻器決定,。相比連續(xù)情況,您可以看到低頻率下低頻極點(diǎn)引起的相移過(guò)程,。低頻率下,,增益急劇下降,原因是極點(diǎn)導(dǎo)致更低的交叉頻率,,從而降低了瞬態(tài)響應(yīng),。
 
 
  3 大量環(huán)路增益在非連續(xù)運(yùn)行(右邊)中損失
 
   總之,同步整流可提高效率,,同時(shí)也能夠極大地幫助瞬態(tài)負(fù)載調(diào)節(jié),。它為電源預(yù)加載提供了一種高效的方法。另外,,相比擺動(dòng)電感,,它還擁有更加穩(wěn)定的控制環(huán)路特性。它提高了傳統(tǒng)降壓轉(zhuǎn)換器,,以及所有其他能夠使用同步整流的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)性,。
下次,我們將討論非隔離式電源的共模噪聲,,敬請(qǐng)期待。
 
   如欲了解本文及其他電源解決方案的更多詳情,,敬請(qǐng)?jiān)L問(wèn):www.ti.com.cn/power,。

 

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