"Akım sınırlayıcı direnç" gibi akım sınırlayıcı bir karşılaştırıcının tasarımını gördünüz mü?
Bir omuz kazanın sırt çantası
Bu ne kadar zor?
Bir şans ver!
_
Uzun basın tanıma
1. Giriş
Son yıllarda, LDO (Düşük Bırakma) doğrusal düzenleyiciler ve DC / DC dönüştürücüler gibi güç yönetimi yongaları, taşınabilir elektronik sistemlerde yaygın olarak kullanılmaktadır. Bununla birlikte, anahtarlama regülatörü, ortalama giriş akımını azaltır ve doğrusal regülatöre göre verimliliği artırır. Kademeli güç, DC / DC dönüştürücülerdeki düşürücü bir dönüştürücüdür.Başlıca dezavantajı, cep telefonu bekleme modu gibi hafif yük koşullarında, hareketsiz akımın nispeten yüksek olmasıdır, bu da pilin kullanım ömrünü önemli ölçüde azaltır, dolayısıyla düşük yük koşullarında Daha sonra, pilin ömrünü büyük ölçüde uzatan ve çipin verimliliğini artıran Boşta moduna girmesi için çipi kontrol etmek için PFM akım sınırlayıcı karşılaştırıcısını kullanıyoruz.
Bu makalede kullanılan 2 DC-DC düşürücü dönüştürücü devre yapısı
Bu yazıda benimsenen DC-DC buck dönüştürücü yapısı, yaklaşık% 95'e ulaşabilen DC-DC buck dönüştürücünün verimliliğini büyük ölçüde artıran geleneksel diyotu değiştirmek için senkronize bir düzeltici kullanır. Çipin giriş voltajı 2.7V ile 5V arasındadır ve aşağıdaki dört modda çalışabilir: sabit frekanslı zorunlu PWM modu, senkronize PWM modu, boşta modu ve kapatma modu.
3 PFM akım sınırlayıcı karşılaştırıcının tasarımı
3.1 Karşılaştırıcı giriş aşamasının tasarımı
Karşılaştırıcı giriş aşaması, yayıcıya bağlı bir diferansiyel giriş aşamasıdır.
Şekil 1 Karşılaştırıcının giriş aşaması
Yukarıdaki şekilden de görülebileceği gibi,
(1)
(2)
Daha sonra iC1 şu şekilde yaklaşılabilir:
(3)
Aynısı
(4)
Diferansiyel geçiş iletkenliği şu şekilde elde edilebilir:
(5)
Oda sıcaklığında, T V = 26mV, bu nedenle op amp'in geçiş iletkenliği eşittir
(6)
Ek olarak, dirençler R15 ve R16 işlemsel yükseltici yükleri olarak kullanılır ve yükseltici giriş aşamasının kazanç ifadesi şu şekilde elde edilebilir:
(7)
3.2 Karşılaştırıcının ara aşaması
Karşılaştırıcının orta aşaması D ve E tarafından girilir ve A tarafından çıkarılır. MP724 ve MP725'in işlevi, A noktasındaki voltaj değişiminin genliğini azaltmaktır, böylece karşılaştırıcı daha kısa bir geçici tepki süresine ve daha hızlı hıza sahip olur.
Şimdi katlanmış cascode op amp'in küçük sinyal voltaj kazancını hesaplayın, çünkü | Av | = GmRout, Gm ve Rout'u hesaplamalıyız ve
(8)
(9)
Bu nedenle, V 2 A'nın ifadesi aşağıdaki gibidir:
(10)
Şekil 2 Karşılaştırıcının ara aşaması
3.3 Karşılaştırıcı çıkış aşaması
Karşılaştırıcının (Aktif Yük invertörü) çıkış aşaması, amplifikatörün kazancını daha da artırmak için A tarafından girilir ve B (Şekil 3) tarafından çıkarılır,
(11)
Bu nedenle, amplifikatörün toplam kazanç AV ifadesi aşağıdaki gibidir:
(12)
Şekil 3 PFM akım sınırlayıcı karşılaştırıcı devre şeması
3.4 PFM akım sınırlayıcı karşılaştırıcı devre şeması
Önceki karşılaştırıcının giriş aşaması, çıkış aşaması ve ara aşaması tasarımını entegre ederek, Şekil 3'te gösterilen PFM akım sınırlayıcı karşılaştırıcı devre şeması elde edilebilir. Güç tüpü açıldığında, indüktör akımı yüklenir, bu da indüktör akımının yükselmesine neden olur ve aynı zamanda güç tüpünün boşaltma voltajı düşer.Akım örnekleme devresi, açık güç tüpünün boşaltma voltajını örnekler ve örneklenen voltajlar LS2 ve LTH2'yi PFM akım sınırlayıcı karşılaştırıcı, güç tüpünün boşaltma voltajı belirli bir seviyeye düştüğünde, LS2, PFM akım sınırlayıcı karşılaştırma eşiğine LTH2 ulaştığında, karşılaştırıcı, kontrol mantığı modülüne yüksek bir seviye çıkarır, böylece çip, genişletmek için PFM çalışma moduna girer. Pil ömrü.
4 PFM akım sınırı karşılaştırıcısının simülasyonu
Şekil 3'te gösterilen devrede karşılaştırıcının işlevini simüle etmek için HSPICE kullanıyoruz. Şekil 4'ten, indüktör akımı yükseldiğinde örneklenen LS2 geriliminin düştüğü görülmektedir.Güç tüpünün boşaltma gerilimi belirli bir seviyeye düştüğünde LS2'ye ulaşır. PFM akım sınırlayıcı karşılaştırıcı eşiği LTH2 olduğunda, karşılaştırıcı kontrol mantık modülüne yüksek bir seviye çıkarır, böylece çip pil ömrünü uzatmak için PFM çalışma moduna girer. Ek olarak, karşılaştırıcı 70nS geciktirilir.
Şekil 4 PFM akım sınırlayıcı karşılaştırıcının simülasyonu
5. Sonuç
Bu makale, DC / DC çipine uygulanan bir PFM akım sınırlayıcı karşılaştırıcıyı başarıyla tasarladı ve HSPICE aracılığıyla simüle etti. Sonuçlar gösteriyor ki; devre yapısı basit, güç tüketimi düşük ve yanıt hızı hızlı, bu da yeni nesil DC / DC ürünlerinin gereksinimlerini tam olarak karşılıyor ve piyasaya sürüldükten sonra milyonlarca fayda elde etmesi bekleniyor.
Bu makalenin yazarı yenilikçidir: Bu makalede benimsenen DC-DC buck dönüştürücü yapısı, yaklaşık% 95'e ulaşabilen DC-DC buck dönüştürücünün verimliliğini büyük ölçüde artıran geleneksel diyotun yerini almak için senkronize bir düzeltici kullanır. DC-DC buck dönüştürücü yapısına dayanarak, Step-Down PWM güç yönetimi çipine dayanan yeni bir PFM akım sınırlayıcı karşılaştırma devresi tasarlandı, bu da çipin hafif yükte PFM çalışma moduna girmesini sağlayarak pil ömrünü ve büyük ölçüde uzatır. Step-DownPWM güç yönetimi çipinin verimliliğini artırın.
