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詮鼎力推AOS 新一代轻载高效DC TO DC 方案

 2015-06-03

随着家用电器、视听产品、电脑、互联网设备的大量普及,为了用户的操作方便越来越多的电子产品具有了待机功能。系统厂家把线路上的LDO转换成DC TO DC,其损耗得到到一定的改善,但传统的同步或异步芯片在输出电流在30mA以下效率还是比较低。为了得到更好的待机损耗轻载高效 DC TO DC 芯片孕育而生,AOS推出了全新一代轻载高效DC TO DC 方案——AOZ3015PI。

 

AOZ3015PI是集成度较高的同步整流电流型号Buck芯片,两个低Rdson的MOSFET-整流管(PMOS)和续流管(NMOS)被集成在芯片内,最高工作效率可达95%. 由于芯片具有较高的工作频率-500KHz,可以减小对外围电感的尺寸要求。另外,高的工作频率可以减小输出的电压纹波,所以输出电容的容值和尺寸也可以适当的减小。如图一是AOZ3015PI的应用示意图和效率曲线。

 

图一:AOZ3015应用示意图和效率曲线

 

如图可知AOZ3015PI在电子产品的主要待机电源输入12V转3.3V/10mA时效率可以达到业界较高的82%,可以极大的降低电子产品的待机损耗。

 

传统的同步Buck,由于使用MOS替代续流二极管,在轻载(DCM模式)时当电感电流减小到零后,由于输出电压大于开关节点的电压,而此时MOS管还在导通的状态,所以电流会出现反方向的流动,它的工作类型和电气性质与CCM相同,相比于异步Buck而言,其引入了MOS管的导通损耗,驱动损耗和由于死区时间引起的损耗,所以传统的同步BUCK在轻载状态下效率比异步Buck还低,如图二异步Buck和传统同步Buck的电路图和轻载时的电感电流波形

 

图二:异步Buck和传统同步Buck的电路图和轻载时的电感电流波形

 

AOZ3015PI 轻载和PWM操作原理:

在轻负载的情况下,AOZ3015PI 增加过零点侦测,当电流达到零时关断下管同步整流MOS,利用MOS的寄生二极管续流,以解决传统同步BUCK在轻载模式下效率低的问题。同时AOZ3015PI引入脉冲能量模式以降低在轻载的情况下的开关次数以降低开关损耗和驱动损耗从而获得更高的效率。在脉冲能量模式,PWM不会关闭直到电感电流达到800毫安的电流。同时当FB降到IC设定的一个门槛电压时IC才会开启新的开关周期。如图三为轻载时测试的电压电流波形。

 

图三:轻载时的电压电流波形

 

AOZ3015PI采用先进的工艺以减小芯片在轻载情况下的的工作损耗.

AOZ3015PI为了达到轻载时更高的效率采用引入输出电压的供电方式减小正常工作时芯片自供电情况下内部LDO的损耗。如图一应用示意图为述AOZ3015PI设有Vout PIN引入输出电压供电。

如下表为AOZ3015PI(引入Vout 供电)与AOZ3015AI的静态电流规格比较

 

AOZ3015AI

AOZ3015PI

Supply current(Quiescent)

0.5mA

350uA

 

 

实测轻载的情况下的效率数据:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

由以上数据AOZ3015PI在12V转3.3V 电感为4.7uF时10mA的效率可以达到82%。

AOZ3015PI在传统的同步BUCK的基础上增加过零电流侦测关断下管驱支的的方式使芯片工作在DCM模式,同时利用脉冲能量模式进一步降低DCM模式下开关次数。引入输出电压供电方式减小芯片内部LDO的损耗。实现业界较高的轻载效率。

 

 

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