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应用笔记-DC-DC降压调节器的运用

更新时间：2023-12-11 21:31:02 大小：321K 上传用户：sun2152 查看TA发布的资源 标签：降压调节器 下载积分：2分评价赚积分（如何评价?）收藏评论(0) 举报

资料介绍

应用笔记-DC-DC降压调节器的运用简介智能手机、平板电脑、数码相机、导航系统、医疗设备和其它低功耗便携式设备常常包含多个采用不同半导体工艺制造的集成电路。这些设备通常需要多个独立的电源电压，各电源电压一般不同于电池或外部AC/DC电源提供的电压。图1显示了一个采用锂离子电池供电的典型低功耗系统。电池的可用输出范围是3 V到4.2 V，而IC需要0.8 V、 1.8 V、2.5 V和2.8 V电压。为将电池电压降至较低的直流电压，一种简单的方法是运用低压差调节器(LDO)。不过，当VIN远高于VOUT时，未输送到负载的功率会以热量形式损失，导致LDO效率低下。一种常见的替代方案是采用开关转换器，它将能量交替存储在电感的磁场中，然后以不同的电压释放给负载。这种方案的损耗较低，是一种更好的选择，可实现高效率运行。降压型转换器可提供较低的输出电压。内置FET作为开关的开关转换器称为开关调节器，需要外部FET的开关转换器则称为开关控制器。多数低功耗系统同时运用LDO和开关转换器来实现成本和性能目标。降压调节器降压调节器包括两个开关、两个电容和一个电感，如图 2所示。非交叠开关驱动机制确保任一时间只有一个开关导通，避免发生不良的电流直通。在第1阶段，开关B 断开，开关A闭合。电感连接到VIN，因此电流从VIN流到负载。由于电感两端为正电压，因此电流增大。在第2 阶段，开关A断开，开关B闭合。电感连接到地，因此电流从地流到负载。由于电感两端为负电压，因此电流减小，电感中存储的能量释放到负载中。注意，开关调节器既可以连续工作，也可以断续工作。以连续导通模式(CCM)工作时，电感电流不会降至0；以断续导通模式(DCM)工作时，电感电流可以降至0。低功耗降压转换器很少在断续导通模式下工作。设计的电流纹波(如图2中的ΔILOAD所示)通常为标称负载电流的20% 到50%. 在图3中，开关A和开关B分别利用pFET和nFET开关实现，构成一个同步降压调节器。“同步”一词表示将一个 FET用作低端开关。用肖特基二极管代替低端开关的降压调节器称为“异步”(或非同步)型。处理低功率时，同步降压调节器更有效，因为FET的压降低于肖特基二极管。然而，当电感电流达到0时，如果底部FET未释放，同步转换器的轻载效率会降低，而且额外的控制电路会提高IC的复杂性和成本。目前的低功耗同步降压调节器以脉宽调制(PWM)为主要工作模式。PWM保持频率不变，通过改变脉冲宽度(tON) 来调整输出电压。输送的平均功率与占空比D成正比，因此这是一种向负载提供功率的有效方式。