在各种负载条件下保持高效率的电源控制器

文章摘要：相关元件PDF下载：iW2202 过去数十年中，传统的模拟和脉宽调制（PWM）功率转换器完全能满足电源设计的要求，但近来似乎遇到了困难。为了使转换效率那怕提高1％，也需要在拓扑结构、相关元器件和电路设计等方面做出重大改进。在系统和市场需求不断推陈出新的压力下，电源设计师们开始寻求一种能在各种工频和负载条件下都更灵活、更可靠且性能更出色的产品，当然希望能在不增加成本的前提下，获得这一切。 利用半导体先锋iWattInc公司研发的数字技术，一种新型的功率转换控制器不仅能做到这些，而且使电源具有了前所未有的灵活性和可编程能力，这是传统PWM和其它模拟方法所无法实现的。这些控制器能显著改善AC/D

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iW2202   

过去数十年中，传统的模拟和脉宽调制（PWM）功率转换器完全能满足电源设计的要求，但近来似乎遇到了困难。为了使转换效率那怕提高1％，也需要在拓扑结构、相关元器件和电路设计等方面做出重大改进。在系统和市场需求不断推陈出新的压力下，电源设计师们开始寻求一种能在各种工频和负载条件下都更灵活、更可靠且性能更出色的产品，当然希望能在不增加成本的前提下，获得这一切。

利用半导体先锋iWattInc公司研发的数字技术，一种新型的功率转换控制器不仅能做到这些，而且使电源具有了前所未有的灵活性和可编程能力，这是传统PWM和其它模拟方法所无法实现的。这些控制器能显著改善AC/DC和DC/DC功率转换方案的整机成本和性能，包括隔离和直接耦合转换器。

iWattInc公司开发了一种名为“pulse Train”的专利稳压技术。应用这一新技术，iWatt公司推出了一系列新的数字化开关电源（SMPS）控制器。iWatt公司希望这些新产品能克服老式技术的各种缺点，为电源设计数字化铺平道路。

测试表明，对于带有源功率因数校正（PFC）电路的60W单级单开关AC/DC转换器，在85～265V整个工频电压范围内，新的数字化控制器在各种负载条件下的效率高达80％至89％。如图1所示。此数字化控制器具有无需光耦器件；只用初级反馈进行控制而无需反馈电路补偿；以及能适应任何拓扑结构的电源等优点。

图1 电源效率

采用PWM控制器的电源在轻负载时效率和稳定性通常将明显降低。pulse Train技术由于无需昂贵的光耦器件和相关元器件，使得电源更便宜、更轻便。与模拟产品不同，这种数字方案还为250W以下的AC/DC应用提供了内建的有源PFC特性。

pulse Train技术的特点是采用了一对脉冲发生器（一个功率脉冲发生器和一个检测脉冲发生器）。此方案中，功率脉冲用于变压器至负载的能量传递，而检测脉冲用于监测负载电压，优化程序用于设定脉冲的开通和关断时间。脉冲比控制器（PRC）利用初级反馈，通过逐脉冲选通固定宽度和固定周期的功率脉冲来实现稳压。如图2所示。

 

图2 脉冲比控制（PRC）示意图

iWatt首席技术官Mark Telefus解释道，在传统的模拟PWM或脉冲频率调制（PFM）转换器中，每个功率脉冲的大小是根据能使输出电压正好符合

目标来决定的。与此不同，pulseTrain转换器的工作更象是数字化“开关式”伺服系统。pulse Train每个周期对二进制误差信号取样，来确定是否发出功率脉冲，使输出电压朝目标方向变动。因此，输出电压被限定在目标电压附近很窄的范围内。对各种实际应用而言，它比传统模拟稳压器的纹波更小。

从本质上讲，数字化pulse Train是通过发出或封锁功率脉冲来控制输出电压的。例如，输出电压低于设定电平时，脉冲发生器就会连续发出功率脉冲，直到达到所需电平。同样地，如果输出电压高于所需的电平，它就发出检测脉冲而不是功率脉冲。检测脉冲的开通时间比功率脉冲短得多，传递的能量也少得多。如图3所示。

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