脈沖跳頻模式 (PSM) 是一種廣泛用于提高輕負載效率的方法,。我們將以具有 PSM 模式的 TPS65290 器件為例介紹如何選擇輸出濾波電容器,。圖 1 和圖 2 分別顯示了 TPS65290 在 PSM 模式下的簡化方框圖和輸出波形。

如圖 1 所示,，在 PSM 模式下,，只有 SKIP_COMPARATOR 參與了反饋環(huán)路。如果輸出電壓下降到最低值（圖 2 中的 Vout_pwm）,，降壓轉(zhuǎn)換器就會開啟并將輸出電容器充電至最高值（圖 2 中的 Vout_pwm+Vhys）,。一旦輸出電壓達到最高值，轉(zhuǎn)換器便開始進入睡眠狀態(tài),，直到輕負載放電使輸出電壓再次降至最低值為止,。

由于放電期間轉(zhuǎn)換器處于睡眠狀態(tài)，輕負載效率在 PSM 模式下相對于在普通脈寬調(diào)制 (PWM) 模式下運行可能會有所提高,。如果放電過程變長（也就是說負載更輕）,，那么 PSM 相對于 PWM 的效率優(yōu)勢就會變得更加明顯。

圖 1. TPS65290 在 PSM 模式下的簡化方框圖

圖 2.DC-DC 轉(zhuǎn)換器在 PSM 模式下的簡化輸出波形

然而,，PSM 模式也會偏離理想波形,，而且輸出電容器選擇不當(dāng)還會降低效率。

我有一個客戶就遇到過系統(tǒng)板效率低于預(yù)期效果的這種問題,?？蛻粝Ｍ麑崿F(xiàn)出色的穩(wěn)定性，因此要限制陶瓷電容器的最大電容,。為達到想要的穩(wěn)定性,，客戶使用鉭電容器來補償剩余的電容。這樣,，他們在系統(tǒng)板上添加了一個具有高等效串聯(lián)電阻 (ESR) 的大電容鉭電容器,，并將其與低 ESR 小電容陶瓷電容器并聯(lián)（如圖 3 所示）。

圖 3. PSM 模式下輸出電容器選擇不當(dāng)

如果鉭電容遠遠大于陶瓷電容,，PSM 的輸出波形將會變成圖 4 所示的情況,。

圖 4. 采用圖 3 中輸出電容選擇方案所獲得的輸出波形

紅線和藍線分別代表輸出電壓和鉭電容器的純電容電壓。鉭電容器的 ESR 和電容都比較大,，這就意味著其響應(yīng)速度要比陶瓷電容器慢,。因此在充電階段，通過快速給陶瓷電容器充電使輸出電壓達到最大值，但這個階段鉭電容器的純電容電壓尚未達到最大值,。

如果 DC-DC 轉(zhuǎn)換器開始進入睡眠狀態(tài),，則存儲在陶瓷電容器中的電荷就會轉(zhuǎn)移到鉭電容器及負載上。因此,，從陶瓷電容器向鉭電容器的這種電荷轉(zhuǎn)移會使輸出電壓快速下降,，同時也會導(dǎo)致放電時間變短。隨著放電時間縮短,，PSM 模式的效率優(yōu)勢也會隨之降低,。

為了在 PSM 模式下實現(xiàn)預(yù)期的高效率,，高 ESR 電容器的電容應(yīng)明顯小于低 ESR 陶瓷電容器的電容,。