尽管占空比有最大限制,但这种电源管理技术着重于占空比的最小限制。
在连续导通模式(CCM)中,降压型开关稳压器(降压转换器)的占空比等于输出电压除以输入电压。
因此,如果输出电压恰好是输入电压的一半,则相应的占空比为50%。
根据实际分量和相应的寄生损耗,此占空比实际上略有不同。
但是,这种简单的占空比计算公式足以进行估算。
图1.使用ADP2389的典型降压型开关调节器的最大输出电流为12A。
因此,如果从5 V电源电压产生1 V输出电压,则相应的占空比为20%。
图1显示了采用ADI公司ADP2389调节器的降压转换器的拓扑。
该调节器的开关频率可以高达2.2 MHz。
在图2的时域图中,您可以看到,当开关频率为2.2 Mhz时,周期T值仅在新周期开始之前约为450 ns。
ADP2389的最小导通时间为100 ns。
因此,无法在2.2 MHz的开关频率下实现从5 V到1 V的电压转换。
它需要20%的占空比,这相当于在450 ns的时间内仅导通90 ns。
该时间小于ADP2389电压转换器的额定最小接通时间。
图2.开关频率为2.2 MHz时显示的最小接通时间。
尽管如此,如果您仍然想使用ADP2389实现5 V至1 V的转换,则可以降低开关频率。
这样,图2中的周期T变长,最小导通时间100 ns的百分比也变低。
在2 MHz的开关频率下,周期为500 ns。
为了实现20%的占空比,需要100 ns的导通时间。
根据技术规格,可以使用ADP2389来实现。
有一个问题,为什么会有一个最小的导通时间来限制输入电压与输出电压之比。
在许多开关模式电源转换器中,其原因是电感电流是在导通时间内测量的。
该电流用于过电流保护,并用于根据电流闭环控制(电流模式控制)原理工作的稳压器中。
环路调节还需要测量电感器电流。
切换瞬态之后,必须降低产生的噪声,然后才能执行准确的电流测量。
这需要一些时间,也称为消隐时间。
特别是对于兆赫兹级的极高开关频率,最小导通时间的影响更大,并且目前正在开发一种可以实现更短的最小导通时间的电路。
对于低占空比,例如降压型开关稳压器中的高输入电压和低输出电压,最短导通时间是关键限制。
它通常会限制支持开关模式电源操作的最大开关频率。