高效率同步电流模开关电源设计与仿真
2014-04-29刘雪飞
【摘要】本文设计了一款同步降压型开关电源。创新地提出了脉宽-跳周期方式有效地提高了轻载效率;仿真结果表明,电源输入电压范围为2.3-4V;当电源输入电压为3.3V、工作频率为2MHz时,输出电压稳定在1.8V,纹波小于2%;当负载电流为1A,电源电压从3.3突变到4V变化时,线性调整率为0.7%;当负载从0.5突变到1.1A变化时,负载调整率为0.8%;当负载从70mA-1A变化时电源转换效率保持在65%-95.2%。
【关键词】波特图;电流型开关电源;高效率;建模
Abstract:A synchronous buck type switching power supply is designed in this paper.Pulse width-period skip method is used to improve the efficiency under light load;Simulation results show that the power input voltage ranges from 2.3 to 4V;When the input voltage is 3.3V and system frequency is 2MHz,the output voltage stablilizes at 1.8V within 2% ripple;A 0.7% linear adjustment rate is measured under 1A load current by changing supply voltage from 3.3 to 4V in a short time;When the load is changed from 0.5 to 1.1A suddenly,the load adjustment rate is 0.8%;When the load is changed from 70mA-1A,the power conversion efficiency keeps from 65% to 95.2%.
Keywords:Bode plot;current mode switching power supply;high efficiency;modeling
1.引言
同步峰值电流型开关电源有两个环路,电流内环完成电流采样,电压外环完成电压采样,根据采样结果稳定输出电压。当占空比大于50%时,电流环容易产生次谐波振荡,因此必须加入斜坡补偿环节。在一些低功耗产品中,对开关电源的轻载效率越来越高。本文创新新性地提出了脉宽跳周期方式有效地提高了电源轻载效率。通过仿真,电源的各项指标性能比较理想,与传统的设计方法相比,此设计方法简单,且提高了开关电源的设计效率。给工程人员设计开关电源提供了参考依据[1]。
2.关键电路
本文设计关键电路是脉宽-跳周期切换逻辑控制模块和环形振荡器模块。最后接上外围元件进行以下各类仿真验证。
2.1 逻辑控制电路
驱动控制电路主要完成了PWM和PSM切换、死区控制、模式强制选择、过零关断续流管等功能,其电路原理如图1所示。脉宽-跳周期模其原理如下,设定PSM切换时电流为200mA,V_PSM0表示当电感电流为200mA时的采样电压,VS表示任意时候的采样电压。COMP1是一个比较器,当VS在V_PSM0上下波动时,COMP1的输出为一系列的高低电平。……
