Buck变换器的损耗分析及轻载高效原理.ppt

MonolithicPowerSystems Buck变换器的损耗分析及轻载高效原理2011 12 15 刘少erek liu Buck变换器损耗分析 轻载高效原理 MPS轻载高效Buck变换器 内容 常数值 基本不变 强非线性 是Vds的函数 强非线性 是Vds的函数 简化的MOSFET等效电路 导通后等效为电阻 MOSFET损耗 Crss Cgd MOSFET开通 turnon 过程 SW SW SW SW t1 驱动电压到Vth t2 电流建立 t3 Vds电压下降 T4 5 完全导通 MOSFET损耗 MOSFET损耗 Rds和Rg电阻损耗 开 关损耗 导通损耗 Coss损耗 驱动损耗 自身损耗 MOSFET损耗 Diode损耗 肖特基不计反向恢复损耗 Diode损耗 L C损耗 1 电感会产生磁芯损耗和绕组铜损 2 纹波电流会在电容ESR上产生损耗 3 适当增加电感值 可以降低电流纹波 减小有效值电流 改善效率 L C损耗 IC损耗 IC损耗 综合上述分析可知 影响效率的因素主要有Rds on 开关频率 有效值电流 Buck变换器损耗分析 Buck变换器损耗分析 轻载高效原理 MPS轻载高效Buck变换器 内容 负载电流从2A下降到0A时 电感纹波电流不变 影响导通损耗 开关频率不变 影响开关损耗 驱动损耗 轻载高效原理 不具备轻载高效的同步整流IC PulseSkipMode PSM 轻载高效原理 经典峰值电流模式 PCM IC 增加轻载管理功能 PFM PWMIC 轻载高效原理 PSM模式框图 VIN R1 R2 VREF VOUT vC iHS ConventionalPeakCurrentModeControl Whenloadcurrentreduces VCreduces ILreduces Whenloadcurrentfurtherreduces VCfurtherreduces ILfurtherreduces FixedfrequencyDCM 轻载高效原理 经典峰值电流模式 VIN R1 R2 VREF VOUT vC iHS AAM Whenloadcurrentreduces VCreduces ILreduces Whenloadcurrentfurtherreduces VCclamps AAMvoltage ILpeakforcestobeconstant FrequencyExtended HowAAMworks 轻载高效原理 PSM模式 轻载高效原理 PSM模式脉冲 Upto16V 3 3V SmallAmountofEVBcouldbeSampled 5 6uH 轻载高效原理 VOUT 3 3V Unbeatable 92 Efficiency 3A 82 LightLoadEfficiency 12V CCMMode W LightloadMode AAM LightLoadMode LowRdson HighEfficiency 轻载高效原理 COT控制ConstantOnTime 恒定导通时间 轻载高效原理 轻载高效原理 TonandSWfrequencyfairlyconstantFasttransientresponseEasyloopstabilizationSWfrequencyautomaticallyreduced lightload 轻载高效原理 工作波形 交流等效电路关键波形 注 滤波电容短路滤波电感开路SW电压 5 7V D 5 12 轻载高效原理 FB电压的直流分量 叠加原理 轻载高效原理 Indiscontinuesmode whentheinductorcurrentiszero theoutputcapacitorsupportcurrenttotheload andtheFBvoltagedownwithslopedu dt Iload Cout 断续模式波形 ref 轻载高效原理 Buck变换器损耗分析 轻载高效原理 MPS轻载高效Buck变换器 内容 BriefIntroduction AAM Advancedasynchronousmode MPS轻载高效Buck变换器 PSM MPS轻载高效Buck变换器 COT MonolithicPowerSystems Q A