電源中的升壓轉換器電源IC波形
關鍵要點
降壓和升壓轉換器波形由于電源IC轉換器中的開關作用而始終包含一些紋波和噪聲。
就像降壓轉換器一樣，升壓轉換器可以在連續或不連續模式下工作。
一旦轉換器進入不連續模式，波形就會從典型的紋波形狀變為電感電流為零且可能具有強瞬變的波形。
可調直流電源通常與開關轉換器一起工作，該轉換器提供一些穩定的輸出電壓和明顯的紋波。如果要將開關轉換器集成到PCB中，則輸出將包含一些開關噪聲。電源中有幾個部分很難在板載升壓轉換器中實現，當在示波器上觀察波形時，輸出中的噪聲可能非常強。
升壓轉換器波形包括兩個分量：標稱（平均）直流輸出和開關波形產生的噪聲，該噪聲表現為標稱直流值周圍的紋波。這是升壓轉換器在連續模式下輸出電壓/電流的基本形式。還有一種不連續模式需要考慮，其中轉換器由于占空比和R/L上升速率不足而失去穩壓。借助合適的仿真工具集，設計人員可以從升壓轉換器波形仿真中識別工作模式，并試驗確保穩定供電的元件值。
升壓轉換器波形
升壓轉換器的輸出波形取決于轉換器的工作模式。任何開關穩壓器都有兩種可能的工作模式：連續和不連續工作模式。每種模式下的升壓轉換器波形將有所不同，可以通過查看電感電流完全識別。查看輸出電流時要小心，因為當存在無功（高容性）元件時，復雜的負載網絡可能會有一些補償。
如果對穩壓器電路執行瞬態分析仿真，或者從示波器收集測量值，您將能夠識別轉換器的工作模式。
連續導通模式
連續導通模式是任何開關穩壓器最簡單的工作模式。在這種模式下，電感中的電流以及輸出電流在開關過程中永遠不會降至零。盡管它在切換過程中會表現出一些振蕩。發生這種情況是因為當開關元件激活時轉換器的上升/下降時間非常長，因此放電電容器可以維持輸出電流。這可以被視為一種偽穩態工作模式，并增加了一些噪聲。該噪聲的RMS測量或功率譜測量可用于確定產生穩定直流功率所需的濾波水平。
在連續導通模式下工作時，提升關鍵組件中的轉換器波形
上述一組圖表中最重要的波形是第二波形（電感電流）。在這個波形中，我們可以清楚地看到標稱電流上存在的紋波。輸出電壓和電流波形與此類似，具體取決于負載網絡中的無功阻抗水平。
然后通過調整PWM驅動器的占空比來調制傳送到負載的功率，這也將修改波形。例如，通過降低占空比（D），電流波形的上升時間將更短，而（1 - D）間隔期間的下降時間將增加。如果占空比太低，無法達到所需的調節水平，電感電流波形最終將降至零，轉換器將以不連續的導通模式工作。
不連續導通模式
一旦進入不連續導通模式，波形將是一個不連續函數，并且將具有輸出電流為零的周期。這可以用一個大輸出電容來平滑，但紋波可能大得令人無法接受，并且設計將具有低功率因數。此外，這些設計往往在電感波形的下降沿上表現出一些瞬態振鈴，因為系統不再被周期性驅動，從而導致輸出電流波形上出現較大的欠阻尼振蕩。
通常，由于占空比突然變得太短，因此不會進入此狀態。比較這些模式的正確方法是將紋波電流與標稱輸入電流進行比較。
連續導通模式 （CCM） 和不連續導通模式 （DCM） 下的紋波電流調節
這也是由于設計中的意外錯誤而發生的，電感器太小，因此轉換器中的下降時間對于給定的占空比來說太短。當電路設計人員犯這個錯誤時，他們往往會發現，僅僅通過增加占空比就沒有辦法重新進入連續導通模式。電感器中的下降時間太短。此外，增加占空比會改變輸出電壓，并且可能無法達到所需的輸出。
有四種可能的解決方案可使設計恢復到連續導通模式，而無需改變占空比：
- 使用較大的電感器（意味著電感較大，不一定物理上更大）;這具有直接降低輸出電壓紋波的額外好處。
- 使用較大的電容再次減緩電感電流波形的上升時間;這具有提供額外的噪聲濾波的額外好處。
- 在濾波電容上增加非常少量的電阻，以減慢上升時間。在某些情況下，這可能小到幾歐姆。
- 增加開關頻率，因此，盡管在不連續升壓轉換器波形中具有較長的關斷時間，但開關將更頻繁地發生。
- 在具有薄型或小尺寸的設計中，第 1 點和第 2 點可能令人望而卻步。有趣的是，第4點可以消除對第1點和第2點的需求，這是現代數字和無線系統的電源設計以高kHz或MHz開關頻率運行的眾多原因之一，而更簡單的直流設計繼續在低（~100 kHz）頻率下運行。
侵權必刪
Please let us know if there is any infringement
