外文翻译_全负载范围内高效软开关反激变换器的多模式ic控制器设计

全负载范围内高效软开关反激变换器的多模式IC控制器设计摘要本文介绍了软开关反激变换器的多模式控制方案，以实现在整个负载范围内的高效率和良好的负载调节能力。在重载的情况下，开关谷底临界导通模式（CCMVS）采用软开关实现，以减少开启电源的开关损耗和电磁干扰（EMI）。在轻载时，变换器运行在谷底导通和自适应关断时间控制（AOT）的不连续导通模式（DCM）下来限制开关频率范围和维持负载调节能力。在极轻载或待机状态下，采用突发模式操作，通过降低开关频率和控制器的静态损耗实现低功耗的运行模式。多模式控制器是由一个振荡器实现的，振荡器的脉冲持续时间是由输出反馈来调节的。一个准确的谷开关电路保证了电源转换时候的最低导通压降。电路IC控制器的原型被封装在一个15M采用BICMOS工艺电路G7507G1025，G5194应用G1122310V/20V，90W反激DC/DC变换器电路G1025。实G20576G13479G7536G15932G7138，G6164G7389实G20576功能G18129G6116功的G17810G2052了G20056G7411的效G7536。反激变换器实现了G1186G9397载下降G205225W，G4570效率G6564高G2052G3835G1343480，最高G17810G2052888G705，G13792在待机模式下的G5647功耗G13434G1038300MV。关键词G19610G6116电路，多模式控制器，软开关反激变换器，G8886谷G7828G89911引言G1259G6164G2620G11705，在G6183开或关G19393变换器的G11648间，由G1122G2528时G4396在G9443源电压和G9443电G8981G1262G1147G10995损耗。G13792G3835的启G2172电G8981G1262减少G1016G13785G2528时G4396在的时间。G1306是，G4439G5194不能减G4579G9443源电压，G9443电G8981的G1552。G3252G8504，G17837G4557减少功率损耗的G5122G2173是G7389限的。G3252G8504，G6521下来介绍软开关G6228G7427。由G1122G18209G13634G12628G2345G451G13475G8994，反激式G6311G6181G13479G7512在功率低G1122200W的G19560G12175电源G1025应用G19762G5132G5203G8879。G8504G3818，由G1122电源开关G9443极G5062G13475自G5114电G4493，G6164以实现G17837G7691一个软开关G6311G6181G13479G7512G7092G19668G1866G1194G1815G1226。由G1122反激变换器工作在不连续导通模式（DCM）或临界模式下，G2375在连续导通模式（CCM）和不连续导通模式（DCM）的过G9205G9869，LCG1861振G1262发G10995，降低了变换器的启G2172电压，G3252G8504G1363开启过G12255G1025的损耗和电磁干扰最G4579G2282。本文G1025，在G3835负载的情况下，工作在临界导通模式（CCMVS）的谷转换变换器G2499以实现软开关和负载调节。G9994G13792，作G1038变频控制，CCMVS变调节的能力。G6164以，在本文G1025G6564出G7389多模式控制实现G1852G18108负载G12573G13435的高效率和良好的负载调节能力。在重载时，CCMVS保持，G13792在轻载时，G1363用G5114谷转换和自适应关断时间控制（AOT）的DCMG2499以降低开关频率和维持在G2524适的运行状态。G5194在极轻负载或待机状态下，G2265G6336脉冲频率调制（PFM），G6250G2172G17351过调制PFM和G7641极电G14667调制（GCM）G17837G1972个方G8873来G6564高效率。G9994G13792，G6164G7389G17837G1135G6526G7057G7422能降低控制器的静态功耗。G13792采用突发模式G2375能G3827减少电源开关过G9205损耗G1075能减少控制器的静态功耗。变换器由G1122G2475G2052高频的限制在轻载时效率G1262下降。G8504G3818，由G1122限制了最G11713开启时间G1075G2499能G1262降低负载调节能力。G1038了实现G6564出的多G12193模式的控制，G6564出了G19610G6116电路（IC）控制器的G16786G16757方案。在控制器G1025，电压控制振荡器（VCO）用G1122实现不G2528模式G1055间的过G9205的方G8873应运G13792G10995。G2528时，G1038确保软开关转G14279轻负载，准确谷开关控制电路G1075是G19762G5132G5529G16213的。原型控制器IC是G4445装在一个15UM的BICMOS工艺的163MM2的范围内。控制器G14467G10267应用在一个310V/90V，输出90W的反激式DC/DC变换器。实G20576G13479G7536G15932G7138，G1186G9397载下降G205225W效率G2499以G17810G205280以上的高效率G2528时具G7389良好的负载调节能力。2提出多模式，软开关操作图1给出了多G12193模式软开关的反激变换器的原理图，图2是不G2528模式下的关键G8886形，紧G6521着介绍了各G12193模式的工作原理。21在重负载时的CCMVS当开关G2620G7411开始，在TTO时，开关SWG6183开。在区间TO，T1，G8981过开关的电G8981ISW线性增加。在TT1的，ISWG17810G2052峰G1552IPK，SW复位关G19393，G17837是由误差放G3835器的输出信号RS锁G4396器控制G7641极驱G2172器输出的信号EA决定的。在G8504G1055后，变压器励磁电G8981G1186原G13435绕组换向G2052次G13435绕组，在T1，T2G17837个区间电G8981线性减G4579。在次G13435电G8981在TT2变G1038零时，变压器的励磁电感和电源开关的附加电G4493SWC以及二次侧的整G8981电G4493DC开始G1861振。电源开关G1016端的电压VDS是由辅G2173绕组NAU感应出来的。辅G2173绕组上的电压是由G8886谷G7828G8991器得G2052的。在图2AG1025显示了辅G2173绕组电压的振荡过G12255。G1306辅G2173绕组的电压在TT3时G1038谷底，输出谷开关控制信号V开始升高。G2528时，负载的情况G2528G7691影响RS的临界方式的G16786G13634。VCO的输出脉冲P的持续时间在ISG1038零G1055前G5062G13475G13479束。G3252G8504，在TT3，信号V通过DFF的触发器延迟来G16786G13634RS的临界开启情况。G13479G7536G1038，变换器G1016端的电压VINN（VOVR）G2499以减少电源开启的损耗。开关CW的峰G1552IPKG1038MONINPKLTVI/1或MFALLROPKLTVVNI/2负载电G8981G12573G1122二次侧电G8981平均G1552SFALLPKOTTINI23在临界导通模式下，忽略T2，T3时间段，开关G2620G7411G1038FALLONSTTT4综G2524（1）（4），推导出输出电G8981SMROOFNMLVVNI22125G1866G1025INRVVVM/0是电压转换比，SF是开关频率。OCCMVSMROOSPNMLVVVNF22126式（6）G15932G7138，SF是与POCCMVSG6116反比。G1038了避免在轻载时SF过G3835G1363效率降低，G7389G5529G16213G4570SFG16786定一个固定G1552。本G16786G16757G1025MAXSFG1038120KHZ。G16786定后变换器在DCM模式下以固定的频率工作。负载调整是G4557开启时间的调整，直G2052最G11713开启时间G1038止。G9994后变换器进入了DCM下的谷转换和AOT运行模式。22轻载时DCM下的谷开关和AOT在图2BG1025G2499以看出，DCM的模式的G8886形与CCMVS模式的G8886形直G2052TT3G18129是一致的。在轻负载的时候，在TPG2620G7411G13479束G1055前ISG5062G13475减G4579G2052零了，G17837是和输出功率G6116反比的G13479G7536。谷开关仍G9994G2499以G1363用，G17837是由G1122变换器的开启电压由G1122CCMVS模式的G1861振延迟高G1122CCMVS模式的电压。如前G6164述，G1038了解决在轻载时的负G14667调节问题，在负载降低时增加关断时间G6164以开启时间仍G9994在DCM的TONG2620G7411内。关断时间的适应实现调整VCO的脉冲宽度TP，G17837是符G2524VEA的误差放G3835器的输出信号。VCOG4570在后面讨论据式（1）（3），开关频率SF与输出功率PODCMG1055间的关系G2499以写G6116ONDCMINODCMMSTVPLF2227开关频率与输出功率是正比的关系。G1306是，在本G16786G16757G1025频率被G16786定在40KHZ。G3252G8504，在一定的负载条G1226下，出现供过G1122求的变换器进入突发模式状态。23极轻载或待机模式时的突发模式在极轻载或待机模式时，变换器转入突发模式，图2CG1025，突发开启时间和关断时间G5062G13475确定。负载调节通过变换器是否采用突发模式来实现。误差放G3835器的输出信号VEA和参考量VBURSTH和VBURSTL进行比较。当VEAVBURSTH时，控制器G1262发出一G1135脉冲来改变输出电G4493G1363变换器开始突发模式。G3252G1038每个脉冲变换器G18129向负载传递过多的能量，输出电压随着VEA的减G4579G13792持续增加。脉冲的频率G103840KHZ。在突发模式G1025，PG2620G7411G13479束时，由G1122谷开关控制电路的输出信号VG7092G8873G1363用G1861振G13792衰减G2052零，DFF不能被触发开始。G17837相当G1122一个最G3835脉冲持续时间TP最G3835，是用来强制G16786G13634事实上的DFF。G7092论电压G1552，新的开关G2620G7411在P4G13479束后就开始。当VEA2V，PT被G16786定在83S，变换器工作在CCMVS情况下，当EAVG3114V，PTG103825S，变换器在突发模式下工作，当EAV2V和14VG1055间，PTG118683SG205225S线性变G2282，变换器器工作在DCM模式下G5194G5114G7389谷开关和AOT。G3252G1038在DCM模式下电源的开启时间被连续的最G4579电G8981PKIG16786定，关断时间直G6521由PT决定。32准确的谷开关控制电路在传G13491的G16786G16757G1025，延迟时间是G47C振荡过G12255G1038了在SENSEV过零和重G13634G53G54锁G4396器G1055后实现谷开关转换。G17837G12193方G8873的限制是延迟时间是G7693据G16868振G1815G1226的应用G13792变G2282的。由G1122实G17353随不G2528情况G13792改变，G6164以高G12946度G19602以实现。在本文G6564出了一G12193G12946确的控制直G6521G14731得G8886谷的G7828G8991信号。图4A显示了G8886谷G7828G8991实现开关控制电路的原理，G1866G1025放G3835器和比较器是G5132用的G1815G1226。图4B显示了工作G8886形。在TT0，VSENSE的极性由正G2052负，CZG1038过零G7828G8991器的输出信号升高，导通VI变换器和G8886谷G7828G8991电路。VI变换器的EVG3835G13434G1038零，G13792通过电G194711SR的电G8981是由G8886谷G7828G8991电路决定的。在区间T0，T1G1055间，电G8981VI的G8886形G12879G1296G1122SENSEV的G8886形。通过电压G17873G17406器A1和VC（G2375电G4493G1016G17805的电压CV）G17873G17406电压VR（G2375电G19471G1016端电压RV）。在TT1时，VSENSEG2052G17810G8886谷，G3252G8504VR和VCG17810G2052峰G1552。在G8504G1055后，VR开始下降，G19393G10627电压G17873G17406器G1584止工作，G1363VC一直保持在峰G1552。G9994后谷比较器的输出信号V升高。在TT2时，VSENSE的极性由负转正，CZ降低，关G19393VI转换和G8886谷G7828G8991电路。G2528时，VR和VC复位，电路G1038下一个G8886谷G7828G8991G1582好了准G3803。4变换器的设计和实验结果控制器G14467G10267是G1363用15UMG2464G18341G4658G7460G7021，BICMOS工艺的G3835G4579G1038632MM。G16825G14467G10267模具的G10043G10267显示在图5。G16843G8892G5859，除了7个G12661G14062，G2109下的G1852G18108G18129是用作G8991G16809的G12661G14062。一个310V/20V的90W的反激变换器的G19610G6116电路的关键参数G16277G159321。41多模式运行图6，7，8显示的是多模运行方式的重，轻，极轻负载时的G1235G11507G13479G7536。在图6G1025，负载G103885W时，在次G13435电G8981降G2052零时，VCO输出脉冲的持续时间TPG5062G13475G13479束了。当次G13435电G8981过零的时候，谷变换器控制电路的输出信号V触发电源的开关。G13479G7536G15932G7138，转换器在开关频率G103866KHZ的CCMVS工作模式下运作。当负载G118685W降低G205222W，DCM的开启时间锁定G103812US，G2528时TPG118686S上升G2052105S。G3252G8504，次G13435电G8981在TPG2620G7411G13479束前不能下降G2052零，如在图7G6164示，G6164以变换器工作在频率G103881KHZ的DCM模式下，图8AG10386W极轻负载情况下。在开关频率G1038G3835G134342KHZ的情况下，负载调节通过突发比较器的控制实现。如图8BG6164示G1038突发模式下G8886形的G13466节情况，图G1025TP锁定G1038256S,突发模式时间G103828S。实G20576G13479G7536G1038在不G2528负载情况下，变换器G2499以如上G6164G16840G6116功的实现多模式控制。G1552得G8892G5859的是，在DCM和突发模式的转换过G12255G1025，迟G9394G6564高了G6251干扰的能力。G9994G13792变换器在G1016G12193模式的G2464向G17885G6333过G12255G1363得电源具G7389不稳定性。在G17837个G16786G16757G1025，突发模式和DCM模式G2010G2047G103828S和12S。G3252G8504在G1016G12193模式的G2464向G17885G6333过G12255G1025，G1262G1147G10995负载电G8981的磁G9394G3250路。实G20576G1025过G9205G9869G2010G2047G103805A和2A。G17837个保证了在模式转换过G12255变换器的高G2499G19764性。图6和7显示在多模运行G1025，准确的谷底G7828G8991G1075是G19762G5132G5529G16213的。G1306是，在电源开启G1055前G3835G13434G7389400NS的时间延迟。G17837是G3252G1038电源开关和控制器的传G6785延迟G17908G6116的。在G17837个G16786G16757G1025，开启频率N是42。G6164以G2499G14731得的最G4579电压G1038G3835G13434220V，G15441G9994仍G9994G7389G1135高。G1306是G2499以通过增加N减G4579G4557效率的进一G8505G6564高。G3252G8504G17885G6333高电压G4493限高功率损耗的变换器。G3252G8504效率和G6116本G1055间G19668G16213一个G7447G15925。图9G1038待机模式下的G8886形。在G1144G8981G13818G2524的OVG3800，变换器工作在突发模式下，G5647的功率损耗G103803W，G9397G17287待机模式下的G16786G16757G16213求。图10显示了变换器负载调整情况，在045A的变G2282过G12255G1025的G2494G738910MV的改变。图11显示了变换器的软开关过G12255。42开关频率实G20576过G12255G1025的开关频率G13484制在图12G1025。负载A（40W100W）情况时，变换器工作在CCMS模式下，开关频率随输出功率G118655G2052120KHZ减G4579。在负载B（10W40W），变换器工作在确定的开启时间和变G2282的G13479束时间的DCM模式下。开关频率G1186120G205240KHZ。如G7536负载降低G205210W以下，变换器工作在负载C，采用突发模式控制。突发模式的G13479束时间随负载的减G4579G13792增加。G3252G8504，变换器G2499以G9801G