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开关电源能耗控制 负载瞬态响应时间分析

文章来源:澳门永利娱乐人气:发表时间:2019-06-28 11:37

  、手机充电器等电源供电。其范例规格蕴涵5V/1A、5V/2A12V/1A、12V/1.5A、12V2A、19V3.4A等,餍足六级能效请求。通过控制电源的最大空载功耗,该圭臬迫使电源制作商低落电源空载时来自市电的输入的电流也许节约电能,但它也影响了电源从空载敏捷过渡到满载的材干,而正在这个永世正在线的消费电子天下中,这天性格不停被咱们视为是理所当然的。

  负载瞬态响适岁月直接影响输出电压的质地;较疾的相应速率有助于节减输出电压误差,况且不必行使众余的输出电容器;较慢的相应速率则反之。行使低功耗把持器时,相应速率大凡较慢,从而迫使电源不得不依赖外部组件来相应输出电流的转移。负载瞬态响适岁月实践上是把持环道的大信号响适岁月,整合了小信号安祥性和少少大信号要素,比方,把持电道也许敏捷转换放大器和驱动器的输出。若是器件的转换速度较低,况且小信号带宽也较窄,输出相应负载转移的速率也较慢。

  当任何电源的输出电流产生转移时,众个要素将影响电源输出相应负载转移的速率和精度。通过将电源视作一个黑盒子-非理思电源,咱们能够分解出是哪些要素决计了响适岁月。

  。假設这个模子为一黑盒子,其输出电道是一个黑盒子电源,配有一个行使等效串联电阻(ESR)、等效串联电感(ESL)和额定容量修模的输出电容器。遵照输出电流的转换速度以及输出电容的ESR和ESL,因为电流的瞬时扩充导致输出电压敏捷消重。电压瞬时消重的原由是输出电容的ESR,而这个初始尖峰的复兴性格则取决于ESL

  合理采选ESR和ESL较低的旁道电容也许将这个初始尖峰趋近于零。一朝输出电容起首向输出端供给电流,电压将遵照输出电流和输出总电容消重(dV = (I/C)*dt)。输出电压的消重幅度所有取决于电源相应转移并起首向输出电容器和负载供给电流的岁月(dt)。一朝起首向输出端供给电流,输出电容将充至标称输出电压,并供给一个较小的输出偏移量。这个输出偏移量大凡被称为负载调度率,况且大凡取决于把持环道的增益性格。体系中的增益越大,对负载的电压输出精度就越高。

  反激式转换器中所行使的把持器能够是模仿或数字把持器。这两种技巧均用于实现沟通的功用,但所采用的要领天差地别。模仿把持器行使模仿放大器监测来自输出端的反应,以便天生一个偏差信号,然后将其与一个参考信号举办比照,并对输出级举办调制,以使输出电压返回到医治状况。数字电道将模仿反应信号转换为数字样子,然后将该字与一个已设定的比照点举办比照,再行使比例-积分-微分(PID)过滤器对输出举办调制,以医治输出电压。从黑盒子的角度而言,它们实现了沟通的功用,但黑盒子内部却是两个天差地其它天下。

  采用模仿技巧的电源把持器已问世数十年。举动一种广为熟习的技巧,模仿把持器的优舛误仍然被商量了很长一段岁月。举动任何模仿把持器的中心(图2),古板的偏差放大器的本能取决于偏置电流。固然确实存正在也许以很小的偏置电流实行较高本能的技巧,但却要亡故硅片空间,而这是一个腾贵的价格。然则,一朝你为了服从厉苛的最新能效圭臬而控制了这些模仿把持器的电流,它们的响适岁月将会大幅伸长。回忆上述的输出负载瞬态响适岁月分解以及把持环道的响适岁月对输出电压质地的影响,咱们能够明白地看到,环道越疾,输出电压的完善性就越高。

  数字把持器的功用与模仿把持器沟通,但黑盒子内中的某些实质却所有差别。一个范例的数字电源把持器由一个PID过滤器、数字参考、数字脉冲宽度调制(PWM)天生器和输出驱动器组成。它将反应信号转换为一数字列,然后将该字列与数字参考点举办比照,再行使PID过滤器决计数字化的PWM电道将向主电源配置输出。一个圭臬的基于PID的数字把持器对丰富转移相应较慢,除非它行使速率极高的ADC时钟频率极高的数字内核。正在负载老是较大的大电流操纵中,这种要领是可行的,能够实行很疾的相应速率,但正在轻载情状下,与模仿把持器形似,粗略的数字把持器也会无法餍足较高本能。

  具备急迅动态负载相应功用的电源不光正在支撑最终操纵所需的电压安祥性、规格和本能方面具有显着上风,况且还能节减支撑输出电压所需的大容量电容,从而缩减电道的界限和本钱。正在请求高本能和低本钱、同时请求服从邦际能效圭臬的范例操纵便是用于为智在行机充电的USB兼容输出、並通用于离线输入电压适配器。针对行使USB衔尾器电池充电器的USB BC1.2典范界说了一个恒定的DC输出电压正在通用AC输入电压鸿沟下运作,以确保行使服从USB BC1.2典范的适配器的智在行机也许平常职责。该典范还界说了一个复兴岁月,即输出从标称的电压降至最低的电压,然后再复兴的岁月。输出必需正在指定的岁月和DC容差内复兴。

  电源转换行状群(前iWatt Inc.)出品的iW1760服从USB BC1.2典范,同时服从DoE于2014年2月发布的最新的能效圭臬以及欧盟发布的最厉苛的能效圭臬“Code of Conduct Version 5,Tier 2”。图4 显示了iW1760正在一个10W USB充电操纵中的响适岁月:输出正在6ms内相应了一个2A负载转移,并将输出电压维系正在USB BC1.2 AC所请求的鸿沟内,并留出了少少余量。

  一个相应速率更疾的部件也许以更少的电容实行更短的响适岁月,同时餍足能效圭臬的请求。

  数字技巧正正在将掀开一个新的电源安排时期,以至能为那些不醒目电源的安排工程师供给灵便、易用的管理计划。数字电源解决技巧周围的先进让急迅相应成为或者,并让消费电子操纵的电源适配器也许正在不亡故本能的情状下,餍足邦际能效章程

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  茂捷半导体主营:邦产AC/DC系列电源芯片、LED芯片、锂电充电IC芯片、传感器操纵ic芯片、音频功放IC等IC芯片,其产物具备本能杰出、性价比高、兼容性好等上风,可上风兼容比方昂宝、晶丰明源、士兰微、启达、矽力杰、硅动力、赛威、微盟等品牌驱动IC芯片,且脚位PIN对PIN,民众半品牌驱动IC兼容调换之后PCB板不需做任何的改动,而且测试参数对照其他品牌均有上风,已有众半厂商批量坐褥。

  作品来由:【微信号:mojay_semi,微信民众号:茂捷半导体】迎接增添合切!作品转载请说明来由。

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