它能够控制和调节集成电路内部负载的电压。
开关稳压器 (SWR) 的一个重要参数是转换比,即转换器的输出稳压电压与输入电源电压之间的比率。转换比参数的有趣之处在于它取决于占空比,即 t ON (电源从输入流到输出的时间间隔) 与开关周期 T S (SWR 的电源开关完全换向的时间间隔) 之间的比率(图 1)。
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图 1. SWR 的基本结构:电源开关 S1 和 S2 的交替换向产生脉冲波形,必须通过低通滤波器进行滤波才能产生输出直流电压 VOUT,在实际应用中,直流稳压值上会出现一点纹波。通常,S1 是 P-MOSFET(因为其衬底需要 VIN 来很好地反向极化衬底的 n 电荷),而 S2 是 N-MOSFET(因为其衬底需要地电位来很好地反向极化衬底的 p 电荷)
根据转换比和占空比的关系,SWR有多种类型,主要分为三类:
降压
升压
升压/降压
所有这些类型的转换器都包括一个电感器,这是一个线性元件,其电压-电流关系是微分的,如公式 1所示。
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如果我们假设电感器中流动的电流在开关周期内不会降至零(称为 CCM,连续导通模式),则电感器电流也将具有周期为 T S的周期性。因为我们有一个线性电路元件,所以电感器中的电流是周期性的,因此通过应用公式 1,我们得到(公式 2):
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智能电源管理:SoC 电源管理技术(第 2 部分)在第 1 部分中,我们介绍了 t ON和 t OFF时间间隔与开关周期 T S之间的关系(公式 3)
我们将使用公式 1、2 和 3 来获得每种 SWR 类型的 CCM 电压转换比。在第 3 部分中,您将看到 V OUT /V IN比率的终结果分别为:
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降压:升压:升压/降压:智能电源管理:SoC 电源管理技术(第 2 部分)智能电源管理:SoC 电源管理技术(第 2 部分)智能电源管理:SoC 电源管理技术(第 2 部分)
V IN和 V OUT之间的关系类型让 SoC 设计师能够选择电源电路。例如,如果 SoC 内部有一个内存块,需要的电压高于写入操作的电源电压,那么在可能的驻波比 (SWR) 配置中,升压稳压器是选择。
此外,每种 SWR 的转换率表明,通过精心设计的逻辑电路控制 SWR 电源开关的占空比 D,可以控制输出电压,如图2所示。
电压调节器
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图 2. LM2577 是一款电流模式控制开关稳压器 IC,内置 NPN 开关,额定开关电流为 3A,击穿电压为 65V。常用的应用是升压稳压器,其中输出始终大于输入。