作者：顏榮宏 圖1：Camera/Radar 應(yīng)用方塊圖 汽車應(yīng)用中，隨著電子系統(tǒng)逐漸增大的情況下，電源的需求也逐漸的增加（如圖1）。例如，以往一般芯片的電流需求大多在100mA以下，但依目前的需求而言，500mA已成為主流，也因此在穩(wěn)壓器的輸出電流及整體系統(tǒng)功耗的考慮下，開關(guān)式穩(wěn)壓器無疑是最佳的選擇。在這次的介紹中，將從最簡單的方式開始來介紹一下開關(guān)式穩(wěn)壓器的控制原理。 何謂PWM (Pulse width modulation) 脈波寬度調(diào)變？ 開關(guān)式穩(wěn)壓器是借由調(diào)整能量的導(dǎo)通時間(duty cycle)來提供輸出能量的需求。簡單來說就是當(dāng)要輸出功率較大時，則開關(guān)導(dǎo)通的時間也會跟著增加，反之則會減少導(dǎo)通時間來降低功率的輸出。 1、電壓模式脈波寬度調(diào)變 在圖2中，Vosc為一固定的振蕩頻率通常由電源IC產(chǎn)生，V_FB為輸出電壓的反饋，在波形中可以看到PWM的寬度隨著輸出反饋的電壓再和振蕩的鋸齒波作比較后所得出。在這張圖形中也有另一指標(biāo)，那就是讓一般入門開始學(xué)開關(guān)式穩(wěn)壓器的人知道一個脈波寬度是從哪里開始(switch on)然后在什么條件關(guān)閉(switch off)。 圖2：電壓模式脈波寬度調(diào)變 2、電流模式脈波寬度調(diào)變 圖3中, Vclock為一固定的振蕩頻率脈沖，通常由電源IC內(nèi)部產(chǎn)生。V_RI為切換電流的取樣值所轉(zhuǎn)換出的電壓值。在波形中可以看到PWM的寬度隨著輸出反饋的電壓再和切換電流的采樣值作比較后所得出。在電流模式脈波寬度調(diào)變中，（switch on）則是固定觸發(fā)的脈沖，再以電流的采樣點(diǎn)來作為關(guān)閉開關(guān)（switch off）。 圖3：電流模式脈波寬度調(diào)變 以非隔離降壓穩(wěn)壓器為例講解何謂連續(xù)模式，非連續(xù)模式和臨界模式設(shè)計(jì) 圖4中，上圖為Switch on (Q1導(dǎo)通,Q2斷開)電流方向,下圖為Switch off (Q1斷開Q2導(dǎo)通)。電流對電感關(guān)系的公式1.中可以得知當(dāng)電壓固定時,電流的大小會隨著時間及電感的大小作變化。 圖4：降壓穩(wěn)壓器 1、連續(xù)模式 在圖5的最上波形為上臂導(dǎo)通時流過Q1的電流，我們可以看到波形從上升至I_PP,在導(dǎo)通周期結(jié)束后，電感的能量開始釋放至輸出端，所以可以看電流會由下臂開關(guān)Q2回路下降。從輸入及輸出的周期來看，整個周期并沒有中斷的時間(上下開關(guān)皆為開路)。這樣的開關(guān)模式即為連續(xù)式模式。 圖5：連續(xù)模式 2、 非連續(xù)模式 在圖6的最上層波形為上臂開關(guān)導(dǎo)通時流過Q1的感電流，我們可以看到波形從零上升至I_PP,在導(dǎo)通周期結(jié)束后，電感的能量開始釋放至輸出端，所以可以看電流會由下臂開關(guān)Q2回路下降并回到零點(diǎn)。從輸入及輸出的周期來看，上下開關(guān)導(dǎo)通的周期出現(xiàn)中斷的時間(上下開關(guān)皆為開路)并且電感的電流皆會回復(fù)至零點(diǎn)。這樣的開關(guān)模式即為非連續(xù)式模式。 圖6：非連續(xù)模式 3、臨界模式 臨界電流模式從字面上不難理解其恰好界于非連續(xù)模式及連續(xù)模式的臨界點(diǎn)，意即每個周期的結(jié)束及開始都會在電感電流為電點(diǎn)的時候。 綜合以上所述，我們可以從周期D=Vout/Vin 得知其Ton(dt)的時間，再由公式1求得其臨界電感值。于是電感值大于臨界電感時，當(dāng)負(fù)載大于其臨界設(shè)定時，其電流便會進(jìn)入所謂的連續(xù)模式，反之在負(fù)載時小于臨界設(shè)定時，便是所謂的非連續(xù)模式。 希望在本文的介紹中可以讓大家在開關(guān)式穩(wěn)壓器的工作原理有較多的了解。 本文轉(zhuǎn)載自：英飛凌汽車電子生態(tài)圈（作者：顏榮宏） 免責(zé)聲明：本文為轉(zhuǎn)載文章，轉(zhuǎn)載此文目的在于傳遞更多信息，版權(quán)歸原作者所有。本文所用視頻、圖片、文字如涉及作品版權(quán)問題，請聯(lián)系小編進(jìn)行處理。 (mbbeetchina)