应用笔记 1054

提高PFM升压控制器效率的简单方案


摘要 : 对标准的PFM升压控制器加以修改,能够在中等功率负载和轻载下使效率提高5%。

对高效PFM升压控制器的标准应用电路进行简单的改动(图1),即可获得更高的转换效率。增大电阻RSENSE的阻值,将输出滤波电容连接到电流检测端(CS),而不是连接至地,使电路的限流值直接取决于负载电流。这样可降低电感、MOSFET及输出电容ESR的I²R损耗,在轻载或中等负载的情况下,提供更高的转换效率。

图1. 将电容COUT连接到CS端,而不是连接至地,使电路的限流值取决于负载电流,从而降低了I2R损耗。
图1. 将电容COUT连接到CS端,而不是连接至地,使电路的限流值取决于负载电流,从而降低了I²R损耗。

将滤波电容连接到CS引脚,可以使RSENSE在tON期间通过MOSFET持续监测电感电流;在tOFF期间通过二极管和滤波电容持续监测电感电流。在tON期间,由滤波电容的电压来驱动负载,电流环路的方向(COUT/LOAD/RSENSE)与流过RSENSE的电感电流方向相反,此时CS节点电流为电感电流减去负载电流。当负载电流增大时,需要更高的电感电流使RSENSE上的电压为100mV左右,以便延长tON时间,增大限流值:

ILIM = (100mV/RSENSE) + ILOAD

以上对电路的改动不影响静态电流,也无需额外的元件,但CS端的电压波动通过COUT耦合到输出端,在轻载或中等负载时,使得输出纹波增大100mV左右。为在轻载或中等负载时获得较低的峰值电流和较高的转换效率,必要时应增大RSENSE的阻值,使最大负载条件下的限流值与标准应用电路提供的值相同。图2所示为负载瞬变对电感电流和输出纹波的影响,图3给出了相比于标准连接方式的效率提升。

图2. 负载电流突变(300mA至1A)对电感电流(顶部线段,1A/div)和VOUT纹波的影响(交流耦合的底部线段,100mV/div)。
图2. 负载电流突变(300mA至1A)对电感电流(顶部线段,1A/div)和VOUT纹波的影响(交流耦合的底部线段,100mV/div)。

图3. 图1电路的效率比标准连接方式高4-5%
图3. 图1电路的效率比标准连接方式提高4-5%