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怎样才能为低负载系统提供高效率的稳压功能?


时间:2018-09-29 编辑:夏禅
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就像是负载电流较低,偏压电流便会降至最低,以确保能保持以上所说的最高效率,如此一来便会减缓稳压速度。假设此时的负载过高,稳压器便会提高偏压电流,才能确保负载瞬时反应达到最佳化的目标。不过,这样的设计方式会使得系统的整体越来越复杂,因为低静态电流供电系统为不同负载状况,提供的总电流便会因此而上升,这是一个无可避免的发展趋势。


另外,虽然目前市场上已有部分具有低静态电流、高输入电压的低压降稳压器解决方桉,不过大部分的解决方桉的最高输出电流都不超过 100mA。即使这些解决方桉可以提供较高的输出电流,但也会增加系统功耗,使问题变得更为复杂。



可否改用开关稳压器作为解决方案



从上面的问题来看,考虑到使用开关式的电源供应解决方桉,对于高输出电流的效率问题就能获得解决。不过,这有办法对应到旧问题,但新的问题又会出现。例如:低负载的设计方式会产生其它问题,因为在汽车电子系统中的电源供应解决方桉中,大部分是采用固定式开关频率的设计方式,才能将电子设备的脉冲宽度调变(PWM)控制设计维持最佳化的状态。而采用PWM设计方式的主要优点,较能符合电磁兼容性(EMC)的规范要求,并在需要时可以按照设定的开关频率,优化所有滤波功能。可惜,PWM模式也有所限制,例如:在低负载的情况下,效率便不大理想。


另外,由于开关过程会产生损耗电流,加上开关稳压器本身也需消耗电流,因此当实际负载下降到最高负载的10%以下的时候,供电系统的整体效率便会大幅下降,若实际负载下降到最高负载的1%,效率甚至会下降至50%以下。因此,这方面的表现必须经过大幅的改善之后,开关稳压器才能够适何用在备用供电系统上。



脉冲频率调变(PFM)模式



另一项,看似可行的解决方桉则是利用脉冲频率调变的控制方法。其主要特点在于,开关频率会因为负载电流而有所改变。换句话说,就是当负载电流越低,开关频率也就越低,如此一来便可将低负载电流所产生的开关损耗降到最低。


基本上,使用开关稳压器作业时,耗损掉的电流也会降低,因为这类型的稳压器电路设计比较简单,而体积也较小。因此,系统也可以获得更广的负载范围,并发挥更高的效率。但负载若降到接近最低的极限,导致电流低于1mA,效率便未必这么理想。另一缺点是由于开关频率并不固定,电磁兼容性的表现便较难预测,甚至需要投入更多资源改善设计。因此,甚少车用电子系统采用这个解决方桉。



磁滞控制(Hysteretic Control



或许,利用磁滞进行控制也是另一个具有可行性的解决方桉。就像 PFM模式一样,即使在低负载的作业情况下,系统也可调节开关频率,比方说,频率会随着负载的减少而下降。因此,负载越低,效率则越高,这就是应用磁滞控制的最大优点。


但在,一旦系统处于高负载的运作下,系统的开关频率将会视不同的组件参数及运作状况,而有所改变,例如:输入电压、负载电流、电感值、输出电容器,以及等效串联电阻等,将对开关频率都有很大的影响。而上述参数的数值大部分都会随着温度的变化而变动,若将这些因素加在一起,开关频率及电磁兼容性更难符合汽车工业的严格规范。

关键词:负载系统 稳压功能 电子    浏览量:4472

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