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怎樣才能為低負載系統(tǒng)提供高效率的穩(wěn)壓功能?


時間:2018-09-29 編輯:夏禪
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就像是負載電流較低,偏壓電流便會降至最低,以確保能保持以上所說的最高效率,如此一來便會減緩穩(wěn)壓速度。假設此時的負載過高,穩(wěn)壓器便會提高偏壓電流,才能確保負載瞬時反應達到最佳化的目標。不過,這樣的設計方式會使得系統(tǒng)的整體越來越復雜,因為低靜態(tài)電流供電系統(tǒng)為不同負載狀況,提供的總電流便會因此而上升,這是一個無可避免的發(fā)展趨勢。


另外,雖然目前市場上已有部分具有低靜態(tài)電流、高輸入電壓的低壓降穩(wěn)壓器解決方桉,不過大部分的解決方桉的最高輸出電流都不超過 100mA。即使這些解決方桉可以提供較高的輸出電流,但也會增加系統(tǒng)功耗,使問題變得更為復雜。



可否改用開關穩(wěn)壓器作為解決方案



從上面的問題來看,考慮到使用開關式的電源供應解決方桉,對于高輸出電流的效率問題就能獲得解決。不過,這有辦法對應到舊問題,但新的問題又會出現(xiàn)。例如:低負載的設計方式會產生其它問題,因為在汽車電子系統(tǒng)中的電源供應解決方桉中,大部分是采用固定式開關頻率的設計方式,才能將電子設備的脈沖寬度調變(PWM)控制設計維持最佳化的狀態(tài)。而采用PWM設計方式的主要優(yōu)點,較能符合電磁兼容性(EMC)的規(guī)范要求,并在需要時可以按照設定的開關頻率,優(yōu)化所有濾波功能??上В?/span>PWM模式也有所限制,例如:在低負載的情況下,效率便不大理想。


另外,由于開關過程會產生損耗電流,加上開關穩(wěn)壓器本身也需消耗電流,因此當實際負載下降到最高負載的10%以下的時候,供電系統(tǒng)的整體效率便會大幅下降,若實際負載下降到最高負載的1%,效率甚至會下降至50%以下。因此,這方面的表現(xiàn)必須經過大幅的改善之后,開關穩(wěn)壓器才能夠適何用在備用供電系統(tǒng)上。



脈沖頻率調變(PFM)模式



另一項,看似可行的解決方桉則是利用脈沖頻率調變的控制方法。其主要特點在于,開關頻率會因為負載電流而有所改變。換句話說,就是當負載電流越低,開關頻率也就越低,如此一來便可將低負載電流所產生的開關損耗降到最低。


基本上,使用開關穩(wěn)壓器作業(yè)時,耗損掉的電流也會降低,因為這類型的穩(wěn)壓器電路設計比較簡單,而體積也較小。因此,系統(tǒng)也可以獲得更廣的負載范圍,并發(fā)揮更高的效率。但負載若降到接近最低的極限,導致電流低于1mA,效率便未必這么理想。另一缺點是由于開關頻率并不固定,電磁兼容性的表現(xiàn)便較難預測,甚至需要投入更多資源改善設計。因此,甚少車用電子系統(tǒng)采用這個解決方桉。



磁滯控制(Hysteretic Control



或許,利用磁滯進行控制也是另一個具有可行性的解決方桉。就像 PFM模式一樣,即使在低負載的作業(yè)情況下,系統(tǒng)也可調節(jié)開關頻率,比方說,頻率會隨著負載的減少而下降。因此,負載越低,效率則越高,這就是應用磁滯控制的最大優(yōu)點。


但在,一旦系統(tǒng)處于高負載的運作下,系統(tǒng)的開關頻率將會視不同的組件參數及運作狀況,而有所改變,例如:輸入電壓、負載電流、電感值、輸出電容器,以及等效串聯(lián)電阻等,將對開關頻率都有很大的影響。而上述參數的數值大部分都會隨著溫度的變化而變動,若將這些因素加在一起,開關頻率及電磁兼容性更難符合汽車工業(yè)的嚴格規(guī)范。

關鍵詞:負載系統(tǒng) 穩(wěn)壓功能 電子    瀏覽量:4485

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