開關(guān)穩(wěn)壓器的基礎(chǔ)-改善同步整流式的輕負(fù)載時(shí)效率的功能

前項(xiàng)已經(jīng)說明，同步式在輕負(fù)載時(shí)效率會(huì)因反向電流而降低。相信大家都希望難得效率高的同步式在輕負(fù)載時(shí)也能有高效率。尤其是最近，降低待機(jī)功耗已成為一大趨勢(shì)。最輕負(fù)載時(shí)也即供電中電路處于關(guān)斷狀態(tài)的時(shí)。如果電源也能關(guān)斷的話再好不過，只是必須持續(xù)給予微小功率，而此時(shí)效率低也是一大問題。

不連續(xù)模式的增加
同步整流式輕負(fù)載時(shí)效率改善的方法之一為輕負(fù)載時(shí)增加以不連續(xù)模式工作的功能。想法非常簡單，也就是檢測出電感電流下降至零附近后將下側(cè)晶體管設(shè)為OFF使其不發(fā)生逆流（圖43）。

圖43

只是，此方法并非完美無缺。此時(shí)，電感的晶體管側(cè)的節(jié)點(diǎn)由于會(huì)呈現(xiàn)與開放相同狀態(tài)，故輸出電容器的放電須依賴負(fù)載電流，輕負(fù)載時(shí)電壓下降的時(shí)間將變長。其結(jié)果，有時(shí)將導(dǎo)致開關(guān)速度下降，紋波電壓増加。

此外，上側(cè)晶體管不會(huì)ON到輸出電壓下降，故開關(guān)周期會(huì)改變。考慮到噪聲的過濾時(shí)，噪聲頻率變動(dòng)是問題所在，與效率之間也須進(jìn)行權(quán)衡。

從PWM模式切換到PFM模式
這里還有另一個(gè)方法。過去曾經(jīng)以PWM為前提進(jìn)展話題，而此方法則是將PWM和PFM分開使用。負(fù)載重時(shí)PWM工作、負(fù)載輕時(shí)將控制切換為效率高的PFM。PWM是最普遍的電壓控制方法，由于頻率恒定，即使重負(fù)載時(shí)和輕負(fù)載時(shí)ON/OFF的時(shí)間比不同，其開關(guān)次數(shù)也會(huì)相同。因此自我功耗不會(huì)改變，故輕負(fù)載時(shí)開關(guān)損耗是主要損耗而效率降低。這是PWM模式于低負(fù)載時(shí)通常效率會(huì)急劇降低的理由。

圖44

PFM因ON時(shí)間恒定使OFF時(shí)間變動(dòng)、或OFF時(shí)間恒定使ON時(shí)間變化（圖44為ON時(shí)間恒定例）。換句話說，接下來一直到ON之前的時(shí)間會(huì)改變。輕負(fù)載時(shí)功率增加供給會(huì)變少，故ON周期會(huì)變長而每單位時(shí)間的開關(guān)次數(shù)會(huì)減少，開關(guān)損耗減少可維持效率（參照?qǐng)D46）。

圖46

圖45

如此看來單純?cè)O(shè)定為PFM方式似乎比較好，不過變?yōu)镺N的周期，也就是頻率一變動(dòng)則起因于開關(guān)的噪聲將為不定期而無法特別指定頻率，故噪聲的過濾將變得非常麻煩。也就是難以去除噪聲。此外，頻率一進(jìn)入可聽帶20kHz時(shí)有可能會(huì)發(fā)生聲響等對(duì)音響設(shè)備的S/N造成影響。關(guān)于噪聲，PWM可以說有其容易處理的一面。因此，在這里也有必要進(jìn)行權(quán)衡。

審核編輯：湯梓紅