开关变化器轻载工作说明
摘要
本文讨论了开关变换器在轻载时输出纹波增大的原因。为了优化轻载效率，开关变换器从同步整流模式转换为非同步整流模式，导致整流开关损耗减小。随着负载电流的减小，工作模式从CCM转变为DCM，主开关占空比也减小，最终可能导致系统进入跳周期模式，使输出纹波变大。文章建议，当系统处于电流控制模式时，应在控制回路上做特殊处理以应对非连续电流信号，或者通过增加假负载来避免非连续脉冲模式带来的控制问题。
正文
大家好，我是电源漫谈,有的朋友问说其电源为何纹波有点大，到底有没有问题呢？实际上，对于一个开关变换器，为了追求满载效率的高要求，则设计为同步整流模式，输出开关器件为MOSFET,但是，它往往需要在轻载时由同步整流模式转换为非同步整流模式，这时候输出整流管会关闭，对于这种情况，整流开关的损耗会减小，这对于优化系统轻载效率有不少帮助。当负载电流逐步减小时，原有工作状态会由CCM工作模式转变为DCM工作模式，这时候随着负载的减小，主开关占空比也会逐步减小，这充分表明了，在DCM模式下负载会影响主占空比，负载需要的功率越小，则占空比打开的越小，对应存储在感性器件中的能量会越小，随着负载电流或者说功率的进一步减小，则受限于最小占空比数值（这个数值可能由模拟控制芯片固有设计，或者在数字控制系统中软件设定）系统可能会由连续脉冲模式进一步转换为跳周期模式，导致输出纹波变大。电源终归是一个传递能量大小及其形式的系统，当开关变换器打出一个占空比后，在感性器件中储能，这部分能量，负载在几个周期内都消耗不掉它，那么控制器会跳过这几个周期不输出脉冲，此后当前脉冲传递到输出的能量消耗完后，开关再打开，再输出脉冲进行传递到输出的能量的补充，大家注意，这时候由于开关脉冲是非连续的，那么其电流信号也将是非连续性的，如果系统在做电流控制模式，则会导致采样信号的不连续，必然需要在控制回路上做一定的特殊处理。当然，也可以通过增加假负载的方式，人为让系统看不到这种非连续脉冲模式，从而避免控制上的问题。
