本次内容介绍DCDC轻载作业形式技术文章共享给我们，特别是其间的突发形式作为凌特的专利，很长的一段时刻曾让很多想规划轻载高效的电源IC的公司为之头痛，现在轻载高效现已成为很多电源IC的一个根本的要求，有些产品如AOZ3015，12V-5V/10mA的轻载功率现已到达85%以上。
现在高频高效的DCDC变换器的运用越来越广泛。一般在满输出负载时，DCDC变换器作业于CCM即接连电流形式。可是，当体系的输出负载从满载到轻载然后到空载改动的过程中，体系的作业形式也会发生相应的改动。
下面以降压型Buck变换器为例阐明DCDC变换器轻载时的作业形式。降压型Buck变换器在轻载有三种作业形式：突发形式、跳脉冲形式和逼迫接连形式。下面将具体的论述了这三种形式的作业作原理及其它们的长处及缺陷。在实践的运用中，应该依据体系对输出纹波和功率的具体要求来选取相应的作业形式。
1 跳脉冲形式
关于稳定频率的惯例的非同步Buck操控器，一般电感的电流作业于CCM接连电流形式，电感的均匀电流即为输出的负载电流。当负载电流下降时，电感的均匀电流也将下降；当负载电流下降时必定值，变换器进入临界电流形式。此刻，若负载电流进一步的下降，电感的电流回到0后，开关周期还没有完毕，由于二极管的反向阻断效果，电感的电流在0值处坚持一段时刻，然后开关周期完毕，进入下一个开在周期，此刻变换器为彻底的非接连电流形式。
变换器进入非接连电流形式后，若负载电流依然进一步的下降，为了坚持输出电压的调理，高端的开关管的注册时刻将减小，直到到达操控器的最小导通时刻。高端的开关管的注册时刻到达操控器的最小导通时刻后，若负载电流依然的下降，操控器就有必要屏蔽掉即跳掉一些开关脉冲，以坚持输出电压的调理。这种操控办法即为跳脉冲形式。
同步的Buck变换器检测下管的电流，当下管的电流接近于0时，体系就作业在非同步的方法，也便是下管不作业，依托下管内部寄生的反并联二极管，供给续流回路。
图1：跳脉冲形式
跳脉冲形式能够在最宽的输入电流范围内供给稳定频率的不接连电流操作，避免反向电感器的电流。由于操控器答应调理器跳掉一些不需求的脉冲，比较于接连形式操作，进步轻载的功率，但其轻载的作业功率不如突发形式操作，其轻载的输出纹波不如接连形式操作。跳脉冲形式确实供给了一种作业功率和噪声的折衷方案。
2 突发作业形式
Buck突发形式的原理图见图2所示。VFB为输出电压反应脚，VEA为电压差错放大器，VREF为参阅电压，突发作业形式比较器上限电压和下限电压为VH和VL，经过检测ITH管脚电压VC来检测输出负载的改动。
正常作业时，体系不会进入突发作业形式，突发作业形式比较器不作业，当输出负载下降时，输出电压将进步，VFB相应的也进步，由于VEA为负反应，因而VC随之下降。当输出负载下降到必定的值时，体系进入到轻载形式后，突发作业形式比较器开端作业，接收对ITH管脚电压VC的操控，突发作业形式比较器的输出信号使操控电路将高端MOSFET的输出驱动关断，高端MOSFET中止开关操作，此刻输入不再向输出端传输能量，输出的大电容将坚持低的输出负载，因而输出电压渐渐的下降，VFB相应的也下降，VC随之进步。
输出电压持续的下降，VFB的电压相应的也持续的下降，VC随之持续进步。经过一段长的时刻后，VC电压将添加到等于VH，突发作业形式比较器输出信号翻转，操控电路使能高端MOSFET的驱动输出信号，高端MOSFET进入开关操作，体系进入正常的PWM操作，由于输入的能量大于输出负载所耗费的能量，因而输出电压将随之进步。
当输出电压进步到必定值时，VC电压下降，VC电压下降到VL时L，突发作业形式比较器输出又一次的翻转，从头关断高端MOSFET的驱动信号，体系再一次中止作业。如此重复，这种作业形式即为突发作业形式。
突发形式比较器操控高端开关管作业，高端开关管作业的时刻很短，中止作业的时刻很长，极大的下降了开关损耗，在此期间，芯片内部的许多功用中止作业，减小内部静态电流的耗费，因而进步体系的功率。
另一方面由于高端开关管中止作业的时刻很长，输出电容将坚持输出的负载的能量，输出电容的电压下降起伏较大，因而输出电容的纹波电压大，即输出的纹波电压大。突发作业形式比较器的上下门限电压决议了输出电压纹波值。
图2：突发形式
这种形式和滞回电压形式有点相似，但不同的是，这种形式经过内部的检测确认输出负载的改动，然后决议体系是否进入轻载的突发形式。在突发形式中，比较器输出信号翻转体系进入正常作业时，体系为正常的定频PWM作业，高端MOSFET进入正常的PWM作业，此刻体系作业在接连PWM形式或断续与接连PWM并存的形式，能量很快的向输出传送，只需作业几个周期后便中止作业。
3 逼迫接连形式
逼迫接连形式首要针关于同步Buck变换器，在正常作业时，逼迫接连形式和跳脉冲形式相同都作业于CCM形式。当输出负载下降并下降到必定的值时，如前所述，跳脉冲形式将由CCM进入DCM形式，在电感的电流为0时续流二极管将天然关断并坚持关断的状况直到进入下一个开在周期。
关于逼迫接连形式，在电感的电流为0，由于同步开关管依然导通，因而输出的电容电压将反向加在电感上然后对电感反向激磁，电感的电流将从0反向添加到必定值，然后同步管关断，主开关管导通，输入电压加在电感上，电感两头的电压为正电压，电感的电流将从必定负值正向添加，在过0后持续正向添加到必定值，这也是所谓的输出电流倒灌现象。
图3：逼迫接连形式
主开关管和同步开关管在每个开关周期都在作业，因而开关的功耗大，体系的功率极低。低输出负载条件下，在每个开关周期，高端的主开关导通时，从输入端向输出负载传输的能量大于实践负载所需求的能量，因而有必要依托同步开关管的导通，使输出电压对电感反向激磁，然后将剩余部分的能量储存在电感中，以坚持输出的调理。这部分的能量只是在电感中来回的交流，并没有耗费在实践的负载中。由于电感有磁损耗（磁芯中的功率损耗）和铜损耗（导线电阻的损耗）能量，因而也进一步的下降的功率。但是也正是由于主开关管和同步开关管在每个开关周期都在作业，即便在轻负载的条件下，在每个开关周期，输入和输出的能量能够得到平移，因而输出电压的纹波也最小。
这种功率最低的操作形式适合于一些特定的运用。在该形式中，输出能够供电流也能够吸收电流，因而能够运用于DDR存储器的供电。别的，在一些通讯体系中，即便是在轻负载的条件下依然需求低的输出电压纹波，因而也有必要运用此种作业形式，而功率并不是首要的考虑要素。输出纹波电压和频率在整个负载改动范围内稳定，简单滤除噪声，适合于通讯等要求搅扰噪声低的运用。在强制接连形式操作中输出电流倒灌，然后处于开关管死区时刻，电感的电流对输入电容充电，其电压提高，规划时要校核实践的输入电压最大值，使其小于相关元件的额定值。
4 三种形式的成果比较
规划输入电压为3.3V，输出电压为2.5V的同步Buck变换器，输出满负载电流为Io=1.25A，轻载电流Io=50mA，作业的频率为1MHz，电感值L=2.2uH，输出电容选取22uF陶瓷%&&&&&%。
从图4可见，在50mA的轻载输出电流下，体系作业于跳脉冲形式时电感的电流为DCM形式，每个开关周期电感的电流过0并坚持一段时刻后才进入下一个开关周期；体系作业于突发形式时，主开关管中止开关操作的间歇时刻为9uS，然后再开关操作3uS，输出的电压纹波峰峰值高达20mV；体系作业于逼迫接连形式时，电感的电流过0后持续反向添加到-100mA，然后从-100mA正向添加，过0后持续正向添加到最大值。输出的纹波很小，显着的，电感的环流将影响体系的功率。
（a）跳脉冲形式 （b）突发形式 （c）逼迫接连形式
图4：轻载三种作业形式波形（Vin=3.3V， Vo=2.5V， Io=50mA）
从图5能够看到三种形式轻载时的功率和输出电压的纹波比较，在三种形式中，突发形式具有最高的轻载功率和最大的输出电压纹波，逼迫接连形式具有最低的轻载功率和最小的输出电压纹波，跳脉冲形式则介于二者之间。
（a）三种形式功率比较 （b）三种形式输出纹波比较
图5：轻载三种形式功率和输出纹波
参阅文献：LTC3411数据表
