【導讀】開關穩(wěn)壓器使用占空比來實現(xiàn)電壓或電流反饋控制。占空比是指導通時間(TON) 與整個周期時長（關斷時間 (TOFF)加上導通時間）之比，定義了輸入電壓和輸出電壓之間的簡單關系。更準確的計算可能還需要考慮其他因素，但在以下這些說明中，這些并不是決定性因素。開關穩(wěn)壓器的占空比由各自的開關穩(wěn)壓器拓撲決定。降壓型（降壓）轉(zhuǎn)換器具有占空比D，D = 輸出電壓/輸入電壓，如圖1所示。對于升壓型（升壓）轉(zhuǎn)換器，占空比D = 1 –（輸入電壓/輸出電壓）。
圖1. 采用ADP2441的典型降壓型開關穩(wěn)壓器。
這些關系僅適用于連續(xù)導通模式(CCM)。在這個模式下，電感電流在時間段T內(nèi)不會降至0。以額定負載工作的電路一般使用這種模式。在低負載下，或者間歇性工作時，線圈電流在關斷時間放電。這個模式稱之為斷續(xù)導通模式(DCM)。這兩種工作模式在特定輸入電壓和輸出電壓下，都有自己的占空比關系。
圖2所示為時域中的開關行為示例。在這個示例中，我們考慮在非間歇工作模式下的降壓型開關穩(wěn)壓器；即，在連續(xù)導通模式下。占空比與開關頻率無關。時段T一般在20 μs (50 kHz)和330 ns (3 MHz)之間。如果輸入電壓和輸出電壓的值相同，那么需要占空比 = 1。這意味著，只存在導通時間，不存在關斷時間。但是，并非每個開關穩(wěn)壓器都能實現(xiàn)。如圖1所示，為了實現(xiàn)這個占空比，高壓側(cè)MOSFET必須持續(xù)導通。如果這個開關設計為N通道MOSFET，其柵極電壓需要高于電路的輸入電壓，器件才能運行。
如果每次導通之后都需要關斷一定時間（占空比<1時的情形），根據(jù)電荷泵原理，可以輕松生成比電源電壓高的電壓。但是，對于100%占空比，這不可能實現(xiàn)。所以，對于占空比為100%的開關穩(wěn)壓器，要么采用不依賴開關穩(wěn)壓器MOSFET、獨立運行的精密電荷泵，要么將圖1所示的高壓側(cè)開關設計為P通道MOSFET。這些都會導致工作量和成本增加。
圖2. 降壓型開關穩(wěn)壓器開關的時域表示（CCM模式下線圈電流）。
圖3所示為開關穩(wěn)壓器 ADP2370，該穩(wěn)壓器通過將P通道MOSFET用作高壓側(cè)開關來實現(xiàn)100%占空比。對于這種類型的降壓轉(zhuǎn)換器，輸入電壓可以降低至非常接近輸出電壓。將P通道開關集成到開關穩(wěn)壓器中，可以避免產(chǎn)生額外成本。
圖3. 可實現(xiàn)100%占空比的開關穩(wěn)壓器示例。
如果應用要求輸入電壓能夠降至非常接近輸出電壓設置點的水平，則應選擇允許占空比 = 1或100%的開關穩(wěn)壓器。
ADP2370
● 輸入電壓范圍：3.2 V至15 V，輸出電流：800 mA
● 省電模式(PSM)下靜態(tài)電流小于14 µA
● 效率：>90%
● Force PWM引腳(SYNC)，600 kHz/1.2 MHz頻率引腳(FSEL)
● 固定輸出：0.8 V、1.2 V、1.5 V、1.8 V、2.5 V、3.0 V、3.3 V、5 V和可調(diào)選項
● 占空比能力：100%
● 初始精度：±1%
● 低關斷電流：<1.2 µA
● 快速輸出放電(QOD)選項(ADP2371)
● 可與外部時鐘同步
● 8引腳、0.75 mm × 3 mm × 3mm LFCSP (QFN)封裝
● ADIsimPower設計工具支持
推薦閱讀：
