Application Note Array Roland van Roy AN032 – Jan 2015 1. 简介 (2) 2. 电流模式降压转换器 (2) 3. 立锜之电流模式- COT（CMCOT）降压转换器 (4) 4. 立锜之ADVANCED-COT (ACOT TM) 降压转换器 (5) 5. 测量结果比较 (7) 6. 总结 (10)
降压转换器架构之比较 1. 简介 降压转换器被广泛应用于各种消费性和工业上的应用之中，其中常需转换器将较高的输入电压转换成一较低的输出电压。现有的降压转换器效率非常好，并能在变化范围很大的输入电压和输出负载的条件下，仍产生调节良好的输出电压。降压转换器有很多不同的回路控制方式：在过去，被广泛使用的是电压模式和电流模式，然而近来恒定导通时间（COT）架构也常被使用，而有些降压转换器则是同时由电流模式和恒定导通时间来控制的。 立锜的DC-DC 产品组合包含了多种降压转换器，包括电流模式（CM），电流模式-恒定导通时间（CMCOT）和先进恒定导通时间（ACOT?）等架构。每种架构都有其优点和缺点，因此在实际应用中要选择降压转换器时，最好能先了解每种架构的特点。 2. 电流模式降压转换器 电流模式降压转换器之内部功能框图显示于图一。 图一、电流模式转换器之内部功能框图 在典型的电流模式控制中，会有一个恒定频率来启动高侧MOSFET，并有一误差放大器将反饋信号与参考电压作比较。然后，电感电流的上升斜率再与误差放大器的输出作比较；当电感电流超过误差放大器的输出电压时，高侧MOSFET 即被关断(OFF)，而电感电流则流经低侧MOSFET，直等到下一个时钟来到。电流斜坡再加上斜率补偿之斜坡是为要避免在高占空比时的次谐波振荡，并提高抗噪声性能。电流模式转换器之回路带宽（F BW）是由误差放大器输出端的补偿元件来设定，通常设在远低于转换器的开关频率。电流模式转换器之稳态和负载瞬态变化操作之波形显示于图二。
TPS5405 是一款具有宽运行输入电压范围（6.5 V 至 28 V) 的单片非同步降压稳压器。此器件执行内部斜坡补偿的电流模式控制来减少组件数量。 TPS5405 还特有一个轻负载脉冲跳跃模式，此特性可在轻负载时减少为系统供电的输入电源的功率损失。 ?故定 5-V 输出 ? 6.5-V 至 28-V 的宽输入电压范围 ?高达 2-A 的最大持续输出负载电流 器件用途 ?9-V，12-V 和 24-V 分布式电源系统 ?消费类应用，诸如家用电器、机顶盒、CPE 设备、LCD 显示器、外设、和电池充电器 ?工业用和车载娱乐系统电源 TPS54495 是一款双路、自适应接通时间D-CAP2? 模式同步降压转换器。TPS54495 可帮助系统设计人员通过成本有效性、低组件数量、和低待机电流解决方案来完成各种终端设备的电源总线调节器集。TPS54495 的主控制环路采用D-CAP2? 模式控制，无需外部补偿组件即可提供极快的瞬态响应。自适应接通时间控制支持更高负载状态下的脉宽调制(PWM) 模式与轻负载下的Eco-mode? 工作模式之间的无缝转换。Eco-mode? 使TPS54495 能够在较轻负载条件下保持高效率。TPS54495 也能够去适应诸如高分子有机半导体固体电容器(POSCAP) 或者高分子聚合物电容器(SP-CAP) 的低等效串联电阻(ESR) ，和超低ESR，陶瓷电容器。此器件在输入电流为4.5V 至18V 之间时提供便捷和有效的运行。 特性 ?D-CAP2 控制模式 o快速瞬态响应 o环路补偿无需外部部件 o与陶瓷输出电容器兼容 ?宽输入电压范围：4.5V 至 18V ?输出电压范围：0.76V 至 7.0V ?针对低占空比应用对高效集成 FET 进行了优化 o90m?（高侧）和 60m?（低侧） ?高初始基准精度 ?支持恒定 4A 通道 1 和 2A 通道 2 负载电流 ?低侧 r DS（接通）低损失电流感测 ?可调软启动 ?非吸入预偏置软启动 ?700kHz 开关频率
一款不带变压器的低成本、非隔离式AC/DC降压转换器 ——输出持续电流500mA（12W) 【关键词摘要】非隔离无变压器AC/DC电源芯片XD308H BUCK电路220V转5V220V转12V220V转24V380V转5V380V转12V380V转24V 【概述】非隔离AC-DC电源芯片降压电路，一般采用BUCK电路拓扑结构，常见于小家电控制板电源以及工业控制电源供电。其典型电路规格包含5V/500mA、12V/500mA和24V/500mA等，满足六级能效要求。可通过EFT、雷击、浪涌等可靠性测试，可通过3C、UL、CE等认证。其特点是：电路简单、BOM成本低（外围元件数目极少：无需变压器、光耦）,电源体积小、无音频噪声、损耗小发热低。 1）220V转5V降压电路：输入12~380Vac，输出5V/500mA 如图1所示的电路为一个典型的输出为5V/500mA的非隔离电源。它通常应用于家用电器的(电饭煲、洗衣机及其它白色家电)。此电路还适合于其它非隔离供电的应用，比如LED驱动、智能电表、加热器以及辅助电源和工业控制等。
电源系统带有各种保护，包括过热保护（OTP）、VCC欠压闭锁（UVLO）、过载保护（OLP）、短路保护（SCP）等。电路特点：无噪音,发热低。220V转5V降压电路输入级由保险电阻RF1、防雷压敏电阻RV1、整流桥堆D1、EMI滤波电容C4和C5以及滤波电感L2组成。保险电阻RF1为阻燃可熔的绕线电阻，它同时具备多个功能：a)将桥堆D1的浪涌电流限制在安全的范围；b)差模噪声的衰减；c)在其它任何元件出现短路故障时，充当输入保险丝的功能(元件故障时必须安全开路，不应产生任何冒烟、冒火及过热发光现象)。压敏电阻RV1用于防雷保护，提高系统可靠性。功率处理级由宽电压高效率电源芯片XD308H、续流二极管D2、输出电感L1及输出电容C3构成。 2）220V转12V降压电路：输入32~380Vac，输出12V/500mA 如图2所示的电路为一个典型的输出为12V/500mA的非隔离电源。它通常应用于家用电器的(电饭煲、洗衣机及其它白色家电)。此电路还适合于其它非隔离供电的应用，比如LED驱动、智能电表、加热器以及辅助电源和工业控制等。 电源系统带有各种保护，包括过热保护（OTP）、VCC欠压闭锁（UVLO）、过载保护（OLP）、短路保护（SCP）等。电路特点：无噪音,发热低。
降压转换器的工作原理 设计降压转换器并不是件轻松的工作。许多使用者都希望转换器是一个盒子，一端输入一个直流电压，另一端输出另一个直流电压。这个盒子可以有很多形式，可以是降阶来产生一个更低的电压，或是升压来产生一个更高的电压。还有很多特殊的选项，如升降压、反激和单端初级电感转换器(SEPIC)，这是一种能让输出电压大于、小于或等于输入电压的DC-DC转换器。如果一个系统采用交流电工作，第一个AC-DC模块应当产生系统所需的最高的直流电压。因此，使用最广的器件是降压转换器。 使用开关稳压器的降压转换器具有所有转换器当中最高的效率。高效率意味着转换过程中的能量损耗更少，而且能简化热管理。 图1显示了一种降压开关稳压器的基本原理，即同步降压转换器。“同步降压”指的是MOSFET用作低边开关。相对应的，标准降压稳压器要使用一个肖特基二极管做为低边开关。与标准降压稳压器相比，同步降压稳压器的主要好处是效率更高，因为MOSFET的电压降比二极管的电压降要低。低边和高边MOSFET的定时信息是由脉宽调制(PWM)控制器提供的。控制器的输入是来自输出端反馈回来的电压。这个闭环控制使降压转换器能够根据负载的变化调节输出。PWM模块的输出是一个用来升高或降低开关频率的数字信号。该信号驱动一对MOSFET。信号的占空比决定了输入直接连到输出的导通时间的百分比。因此，输出电压是输入电压和占空比的乘积。
选择IC 上面提到的控制环路使降压转换器能够保持一个稳定的输出电压。这种环路有几种实现方法。最简单的转换器使用的是电压反馈或电流反馈。这些转换器很耐用，控制方式很直接，而且性价比很好。由于降压转换器开始用于各种应用中，这种转换器的一些弱点也开始暴露出来。以图形卡的供电电路为例。当视频内容变化时，降压转换器上的负载也会变化。供电系统能应付各种负载变化，但在轻负载条件下，转换效率降得很快。如果用户关心的是效率，就需要有更好的降压转换器方案。 一种改进方法是所谓的磁滞控制，Intersil的ISL62871就是采用这种控制方法的器件。转换效率与负载的曲线如图2所示。这些转换器是针对最差工作条件设计的，因此轻负载不是持续的工作条件。这些DC-DC转换器对负载波动变化的适应性更好，并且不会严重影响系统效率。
n LCD Monitor and LCD TV n Portable instrument power supply n Telecom / Networking Equipment component count. Figure1. Package Type of XL4015
Pin Configurations Figure2. Pin Configuration of XL4015 (Top View) Table 1 Pin Description Pin Number Pin Name Description 1 GND Ground Pin. Care must be taken in layout. This pin should be placed outside of the Schottky Diode to output capacitor ground path to prevent switching current spikes from inducing voltage noise into XL4015. 2 FB Feedback Pin (FB). Through an external resistor divider network, FB senses the output voltage and regulates it. The feedback threshold voltage is 1.25V . 3 SW Power Switch Output Pin (SW). SW is the switch node that supplies power to the output. 4 VC Internal V oltage Regulator Bypass Capacity. In typical system application, The VC pin connect a 1uf capacity to VIN. 5 VIN Supply V oltage Input Pin. XL4015 operates from a 8V to 36V DC voltage. Bypass Vin to GND with a suitably large capacitor to eliminate noise on the input.
n Set-up Box n ADSL Modem n Telecom / Networking Equipment Figure1. Package Type of XL1410
Pin Configurations Figure3. Function Block Diagram of XL1410
Figure4. XL1410 Typical Application Circuit System Efficiency Curve
Order Information Marking ID Package Type Packing Type Supplied As XL1410E1 XL1410E1 SOP-8L 2500 Units on Tape & Reel XLSEMI Pb-free products, as designated with “E1” suffix in the par number, are RoHS compliant. Absolute Maximum Ratings（Note1） Parameter Symbol Value Unit Input Voltage Vin -0.3 to 20 V Feedback Pin Voltage V FB-0.3 to Vin V EN Pin Voltage V EN-0.3 to Vin V Output Switch Pin Voltage V Output-0.3 to Vin V Power Dissipation P D Internally limited mW Thermal Resistance (SOP8) R JA100 oC/W (Junction to Ambient, No Heatsink, Free Air) Operating Junction Temperature T J-40 to 125 oC Storage Temperature T STG-65 to 150 oC Lead Temperature (Soldering, 10 sec) T LEAD260 oC ESD (HBM) 2000 V Note1: Stresses greater than those listed under Maximum Ratings may cause permanent damage to the device. This is a stress rating only and functional operation of the device at these or any other conditions above those indicated in the operation is not implied. Exposure to absolute maximum rating conditions for extended periods may affect reliability.
B u c k降压式变换器基本结构及原理 一、Bu c k变换器：也称降压式变换器，是一种输出电压小于输入电压的单管不隔离直流变换器。 图中，Q为开关管，其驱动电压一般为P WM(Pu l se wi d th m od u la t io n 脉宽调制)信号，信号周期为T s，则信号频率为f=1/T s，导通时间为T o n，关断时间为T of f，则周期Ts=To n+T o ff，占空比D y=T on/Ts。 B u c k变换器有两种基本工作方式： C C M(C o nt i nu o us c u rr e nt m o de)：电感电流连续模式，输出滤波电感Lf的电流总是大于零 D C M(D i sc o nt i nu o us cu r re n t m od e)：电感电流断续模式，在开关管关断期间有一段时间Lf的电流为零 1.1C CM时的基本关系：
1.2D CM时的基本关系： D C M可分为两种典型情况： 输入电压Vi n不变，输出电压V o变化，常用作电动机速度控制或充电器对蓄电池的恒流充电 输入电压Vi n变化，输出电压Vo恒定，即普通开关稳压电源 1.3电感电流临界连续的边界： 1.3.1输入电压恒定不变时：Vi n=c o ns t 可画出Bu ck变换器在V i n=c on st时的外特性曲线：
图中虚线为电感电流临界连续的边界，内部为电流断续区，外面为电流连续区。 理想情况下，在电流断续区输出电压仅由占空比Dy确定。实际电路中，因元器件的非理想化，在电感电流的连续区，Bu ck变换器的外特性也是下降的，即I o加大，V o降低。为保持Vo不变，在I o增加时，要适当加大占空比Dy。 1.3.2输出电压恒定不变时：Vo=co n st 可画出Bu ck变换器在V o=c o ns t时的标幺特性曲线：
降压转换器的功能在于降低输入电压，使之与负载匹配。降压转换器的基本拓朴由主开关和断开期间所用的二极管开关构成。当一个MOSFET与续流二极管并联时，它就被称为同步降压转换器。这种降压转换器布局的效率比过去的降压转换器更高，这是因为低边MOSFET 与肖特基二极管采用了并联方式。图1为同步降压转换 器的示意图，这是当前台式机和笔记本电脑中最常采用 的布局结构。 基本计算方法 晶体管开关Q1和Q2均为N沟道功率MOSFET。这两 个MOSFET通常称为高边或低边开关，低边MOSFET与肖特基二极管并联。这两个MOSFET和二极管构成了转换器的主要功率通道。这些组件的损耗也是总损耗的重要部分。根据纹波电流和纹波电压可确定输出LC滤波器的大小。依据每种情况下采用的特殊PWM，可选择反馈电阻网络R1和R2。某些器件具备逻辑设置功能，用于设定输出电压。要根据功率大小和期望频率下运行的工作性能来选择PWM。这意味着当频率提高时，需要有足够的驱动能力驱动MOSFET的门，这构成了标准同步降压转换器所需的最小组件数目。 设计人员应首先检查其要求，即V输入、V输出和I输出以及工作温度要求。然后再将这些基本要求与已得到的功率流、频率和物理尺寸要求结合起来。 下文是一个典型的设计范例： 1. V输入=12Vdc、V输出=1.6Vdc、I输出=5Adc； 2. 环境温度为25°C； 3. 初始计算时的最小电源效率大于80%； 4. 标准工作开关频率为200kHz到600kHz； 5. PWM I.C.的开关频率为300kHz，作为一个标准公共频率。
根据上述条件可得出输出功率为8瓦，而输入功率必须为10瓦。功率损耗为2瓦，它转化为热。主要损耗是由晶体 管和二极管产生的，所产 生的热量将使半导体的 结温升高。因而在设计过 程中必须进行结点和环 境的热计算。Spice??e 模型来仿真该电路的电 气和热效应。"> A. 降压器的占空比计算 ================== =========== 1. D=V输出/V输入；T=1/f开关 2. D=1.6V/12V；D=.133；T=1/300kHz；T= 3.33us； 3. T导通=D*T=(0.133)*3.33us； 4. T关断=T- T导通=3.33us-0.443us=2.86us； ============================ 占空比的方程1到4与理论计算完全一致。它们并未考虑直流电阻和半导体的限制。 B. LC输出滤波器要根据电流和电压纹波计算 这些参数由负载要求得来，实际计算与组件的ESR和DCR相关。 =========================== 5. L=(V输出/(dI*F))*(1-V输出/ V输入；I负载=5Adc；dI=%33* I负载(纹波)；L=2.7uH； 6. C输出>(L*(dI)2)/(2*(dV)* V输出))；V输出=1.6；dV=%.75*V输出(纹波)；C=180uF；
无变压器的低成本非隔离式AC/DC降压转换器方案 【关键词摘要】非隔离AC/DC电源芯片XD308H BUCK电路无变压器220V转5V220V转12V220V转24V380V转5V380V转12V380V转24V 【概述】非隔离AC-DC电源芯片降压电路，一般采用BUCK电路拓扑结构，常见于小家电控制板电源以及工业控制电源供电。其典型电路规格包含5V/500mA、12V/500mA和24V/500mA等，满足六级能效要求。可通过EFT、雷击、浪涌等可靠性测试，可通过3C、UL、CE等认证。其特点是：电路简单、BOM成本低（外围元件数目极少：无需变压器、光耦）,电源体积小、无音频噪音、损耗小发热低。 1）220V转5V降压电路：输入12~380Vac，输出5V/500mA 如图1所示的电路为一个典型的输出为5V/500mA的非隔离电源。它通常应用于家用电器的(电饭煲、洗衣机及其它白色家电)。此电路还适合于其它非隔离供电的应用，比如LED驱动、智能电表、加热器以及辅助电源和工业控制等。 电源系统带有各种保护，包括过热保护（OTP）、VCC欠压闭锁（UVLO）、过载保护（OLP）、短路保护（SCP）等。电路特点：无噪音,发热低。220V转5V降压电路输入级由保险电阻RF1、防雷压敏电阻RV1、整流桥堆D1、EMI滤波电容C4和C5以及滤波电感L2组成。保险电阻RF1为阻燃可熔的绕线电阻，它同时具备多个功能：a)将桥堆D1的浪涌电流限制在安全的范围；b)差模噪声的衰减；c)在其它任何元件出现短路故障时，充当输入保险丝的功能(元件故障时必须安全开路，不应产生任何冒烟、冒火
及过热发光现象)。压敏电阻RV1用于防雷保护，提高系统可靠性。功率处理级由宽电压高效率电源芯片XD308H、续流二极管D2、输出电感L1及输出电容C3构成。 2）220V转12V降压电路：输入32~380Vac，输出12V/500mA 如图2所示的电路为一个典型的输出为12V/500mA的非隔离电源。它通常应用于家用电器的(电饭煲、洗衣机及其它白色家电)。此电路还适合于其它非隔离供电的应用，比如LED驱动、智能电表、加热器以及辅助电源和工业控制等。 电源系统带有各种保护，包括过热保护（OTP）、VCC欠压闭锁（UVLO）、过载保护（OLP）、短路保护（SCP）等。电路特点：无噪音,发热低。220V转12V降压电路输入级由保险电阻RF1、防雷压敏电阻RV1、整流桥堆D1、EMI滤波电容C4和C5以及滤波电感L2组成。保险电阻RF1 为阻燃可熔的绕线电阻，它同时具备多个功能：a)将桥堆D1的浪涌电流限制在安全的范围；b)差模噪声的衰减；c)在其它任何元件出现短路故障时，
课程设计： 降压型变换器的设计 规格要求： 1.输出电压：5v。 2.输出电流：1A。 3.输入电压范围：12V±3V。 4.开关频率：约80kHZ。 5.输出纹波电压：50mV P-P。 在设计时通过各部分的设计来实现这样的规格。 设计步骤 1.确定规格。 2.根据经验进行条件假设。 3.计算基本参数。 4.计算电感器电流。 5.计算输出电容器。 原理图 R L 根据经验的条件假设 由于规格没有给出设备效率和电感器的纹波电流值。在设计时要根据经验给出。 如果开关元件是双极型晶体管，假设效率h为80%；如果开关元器件是功率MOSFET， I I I）增加，以提高设计则假设效率为90%。由假设的效率，使与输入有关的电流（,, Q D L
精度。 增大电感器的电流纹波率L L I I D ，电感器可以变小，但给开关器件或滤波电容器带来的压力变大。一般认为，设L L I I D =30%（=±15%）时可以取得平衡性良好的设计，所以这里也取此值。30%的电流纹波率是通用值。 ()1in out on L V V T I L -D =, L L L out I I I I h D D = 计算基本参数 1. 11 2.5s s T f s m == 2. 5/120.417out in V V a === 3. 5.21on s T T s a m == 这些参数将成为以下计算的基础。 求解电感器电流 由on T 和L L I I D 可求得电感器电流的最大值以及与纹波电流L I D 和开关器件相关的电流的最大值。出于降额目的，应选择电流额定值为此值的1.25倍以上的电感器与半导体。 1. 1.11Lave out I I A h == ()0.3 1.110.33L L L L I I I I D =D =? max 2 1.110.165 1.28L Lave L I I I A =+D =+= 2. ()1110in out on L V V T I H I m -==D 3. 由max max max L Q D I I I ==，选择功率MOSFET 及二极管。 如果选取的1L 与计算值不同时，返回假设重新计算。
降压式DC/DC转换器的MOSFET选择 同步整流降压式DC/DC转换器都采用控制器和外接功率MOSFET的结构。控制器生产商会在数据资料中给出参数齐全的应用电路，但用户的使用条件经常与典型应用电路不同，要根据实际情况改变功率MOSFET的参数。 对功率MOSFET的要求 同步整流降压式DC/DC转换器的输入及输出部分电路如图1所示，它是由带驱动MOSFET 的控制器及外接开关管(Q1)及同步整流管(Q2)等组成。目前，Q1和Q2都采用N沟道功率MOSFET，因为它们能满足DC/DC转换器在输入电压、开关频率、输出电流及减少损耗上的要求。 图1 同步整流降压式DC/DC转换器的输入及输出部分电路简图 开关管与同步整流管的工作条件不同，其损耗也不一样。开关管有传导损耗(或称导通损耗)和栅极驱动损耗(或称开关损耗)，而同步整流管只有传导损耗。 传导损耗是由MOSFET的导通电阻RDS(on)造成的，其损耗与i2D、RDS(on)及占空比大小有关，要减少传导损耗需要选用RDS(on)小的功率MOSFET。新型MOSFET的RDS(on)在VGS=10V时约10mΩ左右，有一些新产品在VGS=10V时可做到RDS(on)约2～3mΩ。 栅极驱动损耗是在开关管导通及关断瞬间，在一定的栅源电压VGS下，对MOSFET的极间电容(如图2所示)进行充电(建立VGS电压，使MOSFET导通)和放电(让VGS=0，使MOSFET 关断)造成的损耗。此损耗与MOSFET的输入电容Ciss或反馈电容Crss、栅极驱动电压VGS 及开关频率fsw成比例。要减小此损耗，就要选择Ciss或Crss小、阈值电压VGS(th)低的功率MOSFET。
开关转换器包括无源器件，如电阻器、电感、电容器，也包括有源器件，如功率开关。当您研究一个功率转换器时，这大多数器件都被认为是理想的：当开关关断时，它们不会降低两端的电压，电感不具有电阻损耗等特性。实际上，所有这些器件，无论是无源的还是有源的，都远不是完美的。它们的存在如何影响降压开关转换器的直流传输功能是本文将要研究的主题。 电阻损耗 当电流流动时，一个闭合的开关具有一定的电阻(MOSFET为r DS(on))，其两端会有压降。当开关从一种状态切换到另一种状态时，它通过线性模式过渡，在这种模式下，它还会消耗功率影响能效(开关损耗)。在导通时，二极管可以用电压源V T0与动态电阻r d串联建模。当电流在这个网络中流 动(二极管是导通的)，您还观察到其两端的压降，正向压降注为V f，等于。二极管也不会瞬间阻塞：取决于技术的不同，在开始恢复其阻塞状态之前，该器件逆向传导电流。对于硅PN结和连续导通模式(CCM)中的能效是这样的：当二极管和开关一起导通一段短暂的时间，并在降压转换器的V in中产生一个短暂的短路，功率就会被消耗掉。肖特基二极管不具有恢复损耗，导通损耗明显低于它们的硅计数器。然而，它们的寄生电容在高频应用中会降低能效。在这里将不包含这些现象。 关于无源器件，RMS电流在电感和电容器中流动时会产生热量，这时通过的等效串联电阻(ESR)分别注为r L和r C。其他现象，如磁损耗或断态漏电流，也会导致能效降低，但在这里不作考虑。图1所示为这些寄生器件的简化图。 图1：我们在电源转换中使用的器件不是完美的和主寄生项
完美案例 这些不同的压降会影响转换器的直流和交流传递函数。直流方面，由于欧姆路径的存在产生了不同的压降，必须在某个点进行补偿(环路会作这些处理)，同时在交流方面，因为(a)电阻的降低会产生影响增益的分压器，(b)能耗意味着阻尼，因此尖锐的共振峰很可能受到这些寄生器件的影响。如果它们的影响在高压应用中不那么重要，例如24 V应用中的1 V伏V f，但您不能再忽视它们在低压电路中的作用，例如在便携式电池供电应用中的影响。 在考虑或不考虑这些寄生项的情况下，可以不同的方式计算降压转换器的输出电压。最简单的选择是使用所谓的伏特-秒平衡定律计算电感两端的平均电压。即，在稳态(指转换器已达到其输出目标并稳定)时，电感两端的平均电压为0 V。数学表达式可写为： 用图形表示，通态(on-state，即当串联开关被打开)和断态(off-state，即当二极管续流时) 的电感电压。如图2所示，通过将矩形高度乘以其基长，计算on-state线下或off-state线下的面积。计算面积实际上是将on-state或off-state的变量(这里为v L(t))积分。电感电压随时间的积分(伏秒，V-s)描述电感磁芯磁通在开关时的活动。在平衡状态下，由于一个开关周期的净伏秒值必须为零(在导通期间的通量漂移必须在关断期间返回到其起始点，否则可能会出现饱和)，这两个面积必须是相等的。 图2：电感中的磁通平衡指0以上和0以下的面积相等。这里是一个连续导通模式(CCM)的例子 现在让我们来运用，同时考虑器件是完美的，没有电阻损耗和下降。在降压转换器中，当在t on时关断开关，处于稳态，一个电感终端接收V in，而另一个接V out。V-s计算为：
同步降压转换器SGM61230 SGM61230是一颗输入电压4.5V至28V、连续输出电流3A的同步降压转换器，包括两个集成开关场效应管、内部回路补偿和内部5ms软启动，有效减少元件使用数量。跳频模式用来实现最大化轻载效率和降低功率损耗；66mΩ高侧N沟道MOSFET的逐周期电流限制功能可以保护过载条件下的转换器，并通过36mΩ低侧MOSFET续流电流限制功能来防止电流失控。 图1 5V/3A参考设计 4.5V至28V宽输入电压范围 集成66mΩ和36mΩ MOSFET，用于3A连续输出电流 2μA关断电流，25μA静态电流 内部5ms软启动 固定410kHz开关频率 内部PWM和跳频模式 峰值电流模式控制 内部回路补偿 两个MOSFET的过电流保护 过电压保护 热关机
-40℃至+125℃工作温度范围 绿色TSOT-23-6封装 抗过载特性是SGM61230最突出的特点之一。与市场同规格产品相比，SGM61230在遭遇过载情况时不会立即触发打嗝或电流折返保护，能维持在最大峰值电流控制默认的状态下持续输出，确保系统在极限条件下可以持续提供负载输出，直到产品热保护，这极大地支撑了系统最大运行状态，并防止系统突发负载输出不够而产生宕机现象。 这意味着在轻微过载情况下，SGM61230也能持续最大负载输出，直到系统恢复正常负载。即便系统持续过载，SGM61230也会持续最大能力输出，直到芯片热保护或者负载解除。 同步的架构在内部集成了高侧（66mΩ）和低侧（36mΩ）MOSFET，较低的R ON可以优化产品的输出效率。芯片通过使用内部补偿电压控制高侧MOSFET的关断和低侧MOSFET的开启，实现对电流模式的控制。在每个周期中，开关电流会与由内部补偿电压产生的参考电流进行比较。当峰值开关电流与参考电流相交（Intersect）时，高侧开关关闭。与此同时，当低侧MOSFET打开时，传导电流会受到内部电路监测。正常运行期间，低侧MOSFET为负载提供源极电流（Source Current）。在每个时钟周期结束时，将低侧MOSFET源极电流与内部设定的低侧源极电流限值进行比较。当电感谷电流超过低侧源电流限值，在下一个周期内高侧MOSFET不会导通，而低侧MOSFET继续保持导通。如下图所示，当电感谷电流低于低侧源极电流限制时，高侧MOSFET会再次开启。
LP6460完全替代高压降压转换器8120 开关电源几乎用于所有电子设备中。它们由于尺寸小、成本低和效率高而具有极高的价值。但是，它们最大的缺点就是高开关瞬态导致高输出噪声。这个缺点使它们无法用于以线性稳压器供电为主的高性能模拟电路中。实践证明，在很多应用中，经过适当滤波的开关转换器可以代替线性稳压器从而产生低噪声电源。高压降压转换器噪声较低，因为电源电感提供了很好的滤波能 力。高压降 压转换器8120是一种高压降压转换器，可用于TV、机顶盒、安防行业。 微源半导体在高压降压转换器8120基础上，研发出了LP6460。 LP6460包含一个独立的600KHz恒定频率、电流模式PWM降压转换器。该转换器集成了一个主开关和一个同步整流器，无需外部肖特基二极管，效率高。相对高压降压转换器8120，LP6460A非常适合为使用2cell锂离子（Li +）电池的便携式设备供电。该转换器可以从3.5V至16V的输入电压提供2000mA的负载电流。输出电压可以调节至0.6V。完全可以替代高压降压转换器8120。 LP6460A采用SOT23-6封装，额定温度范围为-40℃至85℃。 LP6460A是一款高输出电流、单片式开关模式的降压型DC-DC转换器。该设备运行在一个固定的600KHz开关频率，并采用斜率补偿电流模式架构。该降压型DC-DC转换器可在3.5V至16V的输入电压范围内提供高达2A的输出电流。它可以最大限度地减少外部组件尺寸，并在重负载范围内优化效率。集成的斜率补偿功能使设备能够在更宽的电感值范围内保持稳定，因此可以使用较低的DCR值（2.2μH至10μH）实现更高的效率。该器件可以通过外部反馈编程
RT8055 ? DS8055-05 November 2012 ? Copyright 2012 Richtek Technology Corporation. All rights reserved. is a registered trademark of Richtek Technology Corporation.Features z High Efficiency : Up to 95% z Low R DS(ON) Internal Switches : 100m Ω z Programmable Frequency : 300kHz to 2MHz z No Schottky Diode Required z 0.8V Reference Voltage Allows for Low Output Voltage z Forced Continuous Mode Operation z 100% Duty Cycle Operation z Input Over Voltage Protection z RoHS Compliant and Halogen Free Applications z Portable Instruments z Battery-Powered Equipment z Notebook Computers z Distributed Power Systems z IP Phones z Digital Cameras z 3G/3.5G Data Card General Description The RT8055 is a high efficiency synchronous, step-down DC/DC converter. Its input voltage range is from 2.6V to 5.5V and provides an adjustable regulated output voltage from 0.8V to 5V while delivering up to 3A of output current.The internal synchronous low on-resistance power switches increase efficiency and eliminate the need for an exter nal Schottky diode. The switching frequency is set by an external resistor. The 100% duty cycle provides low dropout operation extending battery life in portable systems. Current mode operation with external compensation allows the transient response to be optimized over a wide range of loads and output capacitors.The RT8055 is operated in forced continuous PWM Mode which minimizes ripple voltage and reduces the noise and RF interference. The RT8055 is available in the WDFN-10L 3x3 and SOP-8 (Exposed Pad) packages. Ordering Information Pin Configurations (TOP VIEW) WDFN-10L 3x3 3A, 2MHz, Synchronous Step-Down Converter Note : Richtek products are : ` RoHS compliant and compatible with the current require- ments of IPC/JEDEC J-STD-020. ` Suitable for use in SnPb or Pb-free soldering processes. COMP FB VDD PVDD PVDD SHDN/RT GND LX PGND COMP FB PVDD VDD SOP-8 (Exposed Pad) G : Green (Halogen Free and Pb Free)Z : ECO (Ecological Element with Halogen Free and Pb free)
大降压比的同步降压转换器 为何需要大降压比的同步降压转换器？许多应用要求的输入电压范围很大。例如汽车应用中要求的输入电压范围比较大，而汽车电池的电压一般为12V或24V，在尖峰情况下可能会达到40V。由于输入电压很高而输出电压很低(或者是输出电流很高)，因此需要使用大降压比的转换器。 具有大降压比和低输出电压特性的功率转换器一般采用两级转换。第一级转换是将高输入电压转换为中间电压，第二级转换则将中间电压转换为需要的低输出电压。采用两级转换的原因很多。首先，大降压比则意味着需要低占空比。例如，一个24V输入及1.2V输出的转换器，其要求的占空比为0.05，这对效率和性能而言都非常不利。甚至对于一般的降压转换器而言，这个很低的占空比是无法达到。第二，支持输出电压低于1.2V的设备一般其输入电压不会大于10V到15V。但是，根据之前所述，在汽车等一些设备中，甚至会出现高达40V的高输入电压。可是，对于能接受20V以上输入电压的设备，其输出电压往往都高于1.2V。因此，对于高输入低输出的电压应用来说，采用两级转换是非常合理。 两级转换的不良效率 效率是两级转换器所需要关注的一个主要问题。尽管对个别级的转换而言，均可以达到较高的效率，但是整体效率却可能很低。因为整体效率是各转换级效率之乘积。比如，图1所示为一个可将12V或24V的输入电压转换为5V输出电压的降压转换器的效率曲线。此外，图中同样给出了一个将5V输入电压转换为1.2V输出电压的转换器效率。两个转换器同样在550kHz的频率下运作，并在半负荷下得出约80%的效率。可是，使用在两级转换中的这两个降压转换器的整体效率仅在60%~70%左右，如图2所示。 图1 单级的效率曲线
TI TPS55288带I2C接口36V 16A升-降压转换器方案 TI公司的TPS55288是带I2C接口同步降压/升压的压转换器,集成了两个16A MOSFET,以平衡解决方案尺寸和USB PD应用效率.TPS55288输入电压高达36V,工作在降压模式时输出电流15A.工作在升压模式是,器件8V输入时提供100W或5V输入时提供60W.开关频率通过外接电阻可编程在200kHz到2.4MHz.通过I2C接口,输出电压可在0.8V到21.26V编程,每步20mV.TPS55288具有输出过压保护,逐个周期的开关峰值电流限制和输出短路保护.基准电压精度±1% ,固定4ms软起动时间.热关断保护,4.0mmx3.5mm Hotrod? QFN封装.主要用在USB PD,汽车充电器,坞站和工业PC. 中电网为您整理如下详细资料，本文介绍了TPS55288主要特性,功能框图和典型应用电路,以及评估模块TPS55288EVM-045快速连接图,电路图. The TPS55288 is a synchronous buck-boostconverter optimized for converting battery voltage oradaptor voltage into power supply rails. TheTPS55288 integrates two 16-A MOSFETs of theboost leg to balance the solution size and efficiencyfor USB Power Delivery (USB PD) application. The TPS55288 has up to 36 V input volta gec apability. It can output 15 A when working in buckmode. When working in boost mode,the devicedelivers 100 W from 8 V input or 60 W from 5 V input.When the input is a single cell Li-ion battery, thedevice outputs 45 W with input voltage down to 3.1 V. The switching frequency is programmable from 200kHz to 2.4 MHz through an external resistor. Through the I2C interface, the output voltage of theTPS55288 can be programmed from 0.8 V to 21.26 Vwith a 20-mV step. The default output voltage is 5 Vwhen the device is enable d. The TPS55288 has output over-voltage protection,cycle-by-cycle switch peak-current limit, and outputshort-circuit protection. The TPS55288 can use a small inductor and smallcapacitors with high switching frequency. It isavailable in 4.0-mm × 3.5-mm QFN package. The TPS55288 is a 16-A buck-boost DC-to-DC converter with integrated two MOSFETs of the boost leg. TheTPS55288 can operate over a wide range of 2.7 V to 36 V input voltage and an output voltage of 0.8 V to 21.26V. It can transition among buck mode, buck-boost mode, and boost mode smoothly according to the inputvoltage and setting output. The TPS55288 operates in the buck mode when the input voltage is greater than theoutput voltage and in the boost mode when the input voltage is less than the output voltage. When the inputvoltage is close to the output voltage, the TPS55288 operates in one-cycle buck and one-cycle boost modealternately.