Buck变换器的损耗分析及轻载高效原理2011-12-15刘少纯15813848835derek.liu@monolithicpower.comBuck变换器损耗分析轻载高效原理MPS轻载高效Buck变换器内容（常数值，基本不变）（强非线性，是Vds的函数）（强非线性，是Vds的函数）简化的MOSFET等效电路导通后等效为电阻MOSFET损耗Crss=CgdMOSFET开通（turnon）过程SWSWSWSWt1，驱动电压到Vtht2，电流建立t3，Vds电压下降T4-5，完全导通MOSFET损耗MOSFET损耗——Rds和Rg电阻损耗开/关损耗导通损耗Coss损耗驱动损耗自身损耗MOSFET损耗Diode损耗——肖特基不计反向恢复损耗Diode损耗L/C损耗1、电感会产生磁芯损耗和绕组铜损；2、纹波电流会在电容ESR上产生损耗；3、适当增加电感值，可以降低电流纹波，减小有效值电流，改善效率。L/C损耗IC损耗IC损耗综合上述分析可知，影响效率的因素主要有Rds（on），开关频率，有效值电流。Buck变换器损耗分析Buck变换器损耗分析轻载高效原理MPS轻载高效Buck变换器内容负载电流从2A下降到0A时，电感纹波电流不变，影响导通损耗；开关频率不变，影响开关损耗，驱动损耗。轻载高效原理不具备轻载高效的同步整流ICPulseSkipMode（PSM）轻载高效原理经典峰值电流模式（PCM）IC增加轻载管理功能PFM/PWMIC轻载高效原理PSM模式框图-VINR1R2VREFVOUT+-+vCiHSConventionalPeakCurrentModeControlWhenloadcurrentreduces…VCreduces…ILreduces…Whenloadcurrentfurtherreduces…VCfurtherreduces…ILfurtherreduces…FixedfrequencyDCM轻载高效原理经典峰值电流模式-VINR1R2VREFVOUT+-+vCiHSAAMWhenloadcurrentreduces…VCreduces…ILreduces…Whenloadcurrentfurtherreduces…VCclamps@AAMvoltageILpeakforcestobeconstantFrequencyExtendedHowAAMworks轻载高效原理PSM模式轻载高效原理PSM模式脉冲Upto16V3.3VSmallAmountofEVBcouldbeSampled!5.6uH轻载高效原理(VOUT=3.3V)Unbeatable>92%Efficiency@3A>82%LightLoadEfficiency@12VCCMModeW/LightloadMode(AAM)LightLoadMode+LowRdson=HighEfficiency轻载高效原理COT控制ConstantOnTime（恒定导通时间）轻载高效原理轻载高效原理TonandSWfrequencyfairlyconstantFasttransientresponseEasyloopstabilizationSWfrequencyautomaticallyreduced@lightload轻载高效原理工作波形交流等效电路关键波形注滤波电容短路滤波电感开路SW电压-5~7V，D=5/12轻载高效原理FB电压的直流分量叠加原理轻载高效原理Indiscontinuesmode,whentheinductorcurrentiszero,theoutputcapacitorsupportcurrenttotheload,andtheFBvoltagedownwithslopedu/dt=Iload/Cout断续模式波形ref轻载高效原理Buck变换器损耗分析轻载高效原理MPS轻载高效Buck变换器内容BriefIntroductionAAM:AdvancedasynchronousmodeMPS轻载高效Buck变换器（PSM）MPS轻载高效Buck变换器（COT）MonolithicPowerSystemsQ&AMonolithicPowerSystems,Inc.USHeadquarters6409GuadalupeMinesRoadSanJose,CA95120Tel:(408)826-0600
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