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,VCclampsAAMvoltage,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),Unbeatable92%Efficiency3A82%LightLoadEfficiency12V,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,TonandSWfrequencyfairlyconstantFasttransientresponseEasyloopstabilizationSWfrequencyautomaticallyreducedlightload,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-57V，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