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为什么电源芯片DutyCycle有的能达到100%有的不能?_电压_芯片

admin 2024-12-25 13:55:50 0

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DutyCycle是什么?

常日在做开关电源设计时,比如Buck降压电路,输入电压和输出电压与占空比的关系如下:

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这个D便是DutyCycle,便是占空比的意思,上MOSFET开启韶光与开关周期的比例,占空比越高,输入输出电压差别就越小。

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(图片来自网络侵删)

100%的占空比有什么用?

如果占空比为100%,也就意味着开关一贯导通。
输出电压就一贯即是输入电压,当输入电压低落,输出电压也低落,虽然输出电压低落了,但是电压稳定的。

在很多场合,对付输出电压不用直接给芯片供电,输出电压往低落的很多,可以低于输出电压的场合,都须要这种运用。
可以大大扩到芯片输入电压范围。

BUCK电路无法做到DutyCycle 100%的缘故原由

如下图,是一个Buck拓扑开关电源的大致构造,事理我就不细说了,我们重点说一下与DutyCycle干系的部分。

如上图所示,有个紫色部分,有一个Cboost电容,一端与phase端连接,一端与Boost管脚连接,给内部的上MOSFET的driver供电。
Cboost电容,上面还有个Vint,一样平常是芯片内部产生的电源,常日在3.3~5V旁边。
其事情事理如下:

当下MOSFET导通,Phase端电压低落到0V,Vint通过二极管对Cboost进行充电,假声充电够快,Cboost的电压很快就会充到靠近Vint。

然后当下MOSFET关闭,轮到上MOSFET开启,此时,Phase端电压还是0,上MOSFET的driver利用Vint的驱动电压驱动上MOSFET的G极,打开上MOSFET,当打开上MOSFET时,phase端电压就升高到Vin,如果driver的驱动电压还是Vint,很可能Vint还小于Vin,就无法位置上MSOFET的开启,这时,这个Cboost电容就起浸染了,当phase端电压上升,由于电容上的电压不能突变,phase与boost之间有个Cboost电容,这样phase端电压上升就自动的将Boost点电压抬高,始终赶过Cboost的电压。

以是由于Boost电容的存在,不管Vin电压怎么变革,上MOSFET的GS之间的驱动电压始终约Vint附近,这样就能坚持上MOSFET的开启。
不过导通韶光变长,Cboost电压会降落。
各点电压如下图所示:

从上面剖析可以看出,由于导通韶光变长,Cboost电压会降落,当Cboost存储的电压降落到无法驱动上MOSFET开启时,就会有问题。
以是必须要再次关闭上MOSFET,再对Cboost进行充电。

这样就导致开关电源的DutyCycle无法达到100%,现在很多芯片可以做到让驱动花费的电流只管即便的小,但是只能靠近100%,还是无法做到100%。

如何做到DutyCycle 100%

那为什么有的芯片可以达到呢?实在从上面的构造图可以看出,如果把上面的NMOSFET换成PMOSFET,这样关闭上MOSFET时,利用Vin驱动G极,打开时,用0V电压驱动极,这样这个Boost电容就可以不用了。
这样就可以做到上MOSFET持续导通。

但是条件是上MOSFET的Vgs之间电压足够开启PMOSFET,一样平常PMOSFET的开启电压大约是2V以上。
以是我们可以看到这种做到100% DutyCycle的芯片,输入电压不能低于2V,保险一点便是2.5V旁边。

如何判断芯片是否支持100% DutyCycle

从上面可以看出,一样平常地,上MOSFET利用NMOSFET的芯片,常日无法做到100%的DutyCycle。
而利用PMOSFET作为上MOSFET的芯片,可以做到100% DutyCycle,当然也有其他办法。
以是这个也不是必要条件,还有其他方法来做到100%,比如电荷泵。
总之,能做到上管持续开启,都是可以的。

直不雅观上看,芯片有个Boost管脚的芯片,无法做到100% DutyCycle,这种电源芯片常日支持的Vin电压较高。

相反的,没有利用Boost管脚的,基本都可以做到100%的DutyCycle,但是由于PMOSFET和NMOSFET之间的差异,PMOSFET的电流利常做不大。
支持的电压也是比较低的。

其余,如果支持输入电压很高的高压芯片,一样平常还是利用Boost管脚来升压驱动上MOSFET。

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