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提高PFM升压控制器效率的简单方案

来源:analog 发布时间:2023-07-28

摘要: 对标准PFM升压电路稍作修改, 提高中等负载和轻载下的转换效率, 效率提高5%。

Abstract

对标准的PFM升压控制器加以修改,能够在中等功率负载和轻载下使效率提高5%。

对高效PFM升压控制器的标准应用电路进行简单的改动(图1),即可获得更高的转换效率。增大电阻R(SENSE)的阻值,将输出滤波电容连接到电流检测端(CS),而不是连接至地,使电路的限流值直接取决于负载电流。这样可降低电感、MOSFET及输出电容ESR的I(2)R损耗,在轻载或中等负载的情况下,提供更高的转换效率。


图1. 将电容C(OUT)连接到CS端,而不是连接至地,使电路的限流值取决于负载电流,从而降低了I(2)R损耗

将滤波电容连接到CS引脚,可以使R(SENSE)在t(ON)期间通过MOSFET持续监测电感电流;在t(OFF)期间通过二极管和滤波电容持续监测电感电流。在t(ON)期间,由滤波电容的电压来驱动负载,电流环路的方向(C(OUT)/LOAD/R(SENSE))与流过R(SENSE)的电感电流方向相反,此时CS节点电流为电感电流减去负载电流。当负载电流增大时,需要更高的电感电流使R(SENSE)上的电压为100mV左右,以便延长t(ON)时间,增大限流值:

I(LIM) = (100mV/R(SENSE)) + I(LOAD)

以上对电路的改动不影响静态电流,也无需额外的元件,但CS端的电压波动通过C(OUT)耦合到输出端,在轻载或中等负载时,使得输出纹波增大100mV左右。为在轻载或中等负载时获得较低的峰值电流和较高的转换效率,必要时应增大R(SENSE)的阻值,使最大负载条件下的限流值与标准应用电路提供的值相同。图2所示为负载瞬变对电感电流和输出纹波的影响,图3给出了相比于标准连接方式的效率提升。


图2. 负载电流突变(300mA至1A)对电感电流(顶部线段,1A/div)和V(OUT)纹波的影响(交流耦合的底部线段,100mV/div)


图3. 图1电路的效率比标准连接方式提高4-5%



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