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詮鼎力推AOS 新一代輕載高效DC TO DC 方案

 2015-06-03

隨著家用電器、視聽產品、電腦、互聯網設備的大量普及,為了用戶的操作方便越來越多的電子產品具有了待機功能。系統廠家把線路上的LDO轉換成DC TO DC,其損耗得到到一定的改善,但傳統的同步或非同步晶片在輸出電流在30mA以下效率還是比較低。為了得到更好的待機損耗輕載高效 DC TO DC 晶片孕育而生,AOS推出了全新一代輕載高效DC TO DC 方案——AOZ3015PI。

 

AOZ3015PI是集成度較高的同步整流電流型號Buck晶片,兩個低Rdson的MOSFET-整流管(PMOS)和續流管(NMOS)被集成在晶片內,最高工作效率可達95%. 由於晶片具有較高的工作頻率-500KHz,可以減小對週邊電感的尺寸要求。另外,高的工作頻率可以減小輸出的電壓紋波,所以輸出電容的容值和尺寸也可以適當的減小。如圖一是AOZ3015PI的應用示意圖和效率曲線。

 

圖一:AOZ3015應用示意圖和效率曲線

 

如圖可知AOZ3015PI在電子產品的主要待機電源輸入12V轉3.3V/10mA時效率可以達到業界較高的82%,可以極大的降低電子產品的待機損耗。

 

傳統的同步Buck,由於使用MOS替代續流二極體,在輕載(DCM模式)時當電感電流減小到零後,由於輸出電壓大於開關節點的電壓,而此時MOS管還在導通的狀態,所以電流會出現反方向的流動,它的工作類型和電氣性質與CCM相同,相比於非同步Buck而言,其引入了MOS管的導通損耗,驅動損耗和由於死區時間引起的損耗,所以傳統的同步BUCK在輕載狀態下效率比非同步Buck還低,如圖二非同步Buck和傳統同步Buck的電路圖和輕載時的電感電流波形

 

圖二:非同步Buck和傳統同步Buck的電路圖和輕載時的電感電流波形

 

AOZ3015PI 輕載和PWM操作原理:

在輕負載的情況下,AOZ3015PI 增加過零點偵測,當電流達到零時關斷下管同步整流MOS,利用MOS的寄生二極體續流,以解決傳統同步BUCK在輕載模式下效率低的問題。同時AOZ3015PI引入脈衝能量模式以降低在輕載的情況下的開關次數以降低開關損耗和驅動損耗從而獲得更高的效率。在脈衝能量模式,PWM不會關閉直到電感電流達到800毫安培的電流。同時當FB降到IC設定的一個門檻電壓時IC才會開啟新的開關週期。如圖三為輕載時測試的電壓電流波形。

 

圖三:輕載時的電壓電流波形

 

 

AOZ3015PI採用先進的工藝以減小晶片在輕載情況下的的工作損耗.

AOZ3015PI為了達到輕載時更高的效率採用引入輸出電壓的供電方式減小正常工作時晶片自供電情況下內部LDO的損耗。如圖一應用示意圖為述AOZ3015PI設有Vout PIN引入輸出電壓供電。

如下表為AOZ3015PI(引入Vout 供電)與AOZ3015AI的靜態電流規格比較

 

AOZ3015AI

AOZ3015PI

Supply current(Quiescent)

0.5mA

350uA

 

實測輕載的情況下的效率資料:

 

 

 

由以上資料AOZ3015PI在12V轉3.3V 電感為4.7uF時10mA的效率可以達到82%。

AOZ3015PI在傳統的同步BUCK的基礎上增加過零電流偵測關斷下管驅支的的方式使晶片工作在DCM模式,同時利用脈衝能量模式進一步降低DCM模式下開關次數。引入輸出電壓供電方式減小晶片內部LDO的損耗。實現業界較高的輕載效率。

 

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