解析大電流發(fā)生器方案的有效性

解析大電流發(fā)生器方案的有效性

 當(dāng)DSP僅簡單地監(jiān)視系統(tǒng)活動(dòng)或者等待外部觸發(fā)信號(hào)時(shí)，對(duì)功耗敏感的應(yīng)用中。保持供電電壓不變的情況下改變時(shí)鐘頻率，這對(duì)降低功耗是非常有用的然而，高性能電池供電的應(yīng)用中，僅改變頻率并不能顯著節(jié)約電能。Blackfin處理器以及其他具有電源管理功能的DSP可以依次改變內(nèi)核電壓和頻率，由此可以在任何情況下均實(shí)現(xiàn)優(yōu)的電池利用。

其使用控制電壓VC通過另外的電阻將電流注入到反饋網(wǎng)絡(luò)中。調(diào)節(jié)控制電壓的占空比可以改變其平均DC電平大電流發(fā)生器覆蓋范圍。因此使用一個(gè)控制電壓和電阻可以調(diào)節(jié)輸出電壓。下面的公式用于計(jì)算電阻R2R3值以及控制電壓幅度電平VC_LOW和 VC_HIGH一種較簡單的方法可生成用于DVS兩個(gè)不同的電壓。.

電路是不穩(wěn)定的圖C導(dǎo)致發(fā)生分頻諧波振蕩大電流發(fā)生器，固定頻率下操作的峰值電流控制轉(zhuǎn)換器的第三個(gè)缺點(diǎn)是當(dāng)占空比大于50%時(shí)。這將使平均輸出電流下降并且使輸出電流波紋增加。對(duì)于大于50%占空比，電感電流的增長量（ΔIL1隨著時(shí)間變大，導(dǎo)致了I2較大的增長量（ΔIL2為了解決這一問題大電流發(fā)生器窗式空調(diào)器，需要進(jìn)行斜坡補(bǔ)償，這增加了設(shè)計(jì)復(fù)雜度。典型的斜坡補(bǔ)償方法是將外部斜坡信號(hào)添加到電感電流信號(hào)。

如果負(fù)載電流在15V時(shí)為300mA 則5V時(shí)IIN=900mA at5V即輸出電流的三倍。因此，例如。可用負(fù)載電流隨著升壓電壓增大而降低。

所用的電感可以更小，升壓轉(zhuǎn)換器使用電壓或電流反饋來調(diào)節(jié)選定的輸出電壓；控制環(huán)路則可根據(jù)負(fù)載變化保持輸出調(diào)節(jié)。低功耗升壓轉(zhuǎn)換器的工作頻率范圍一般是600kHz2MHz開關(guān)頻率較高時(shí)大電流發(fā)生器。但開關(guān)頻率每增加一倍，效率就會(huì)降低大約2%ADP1612和ADP1613升壓轉(zhuǎn)換器（參見附錄）中，開關(guān)頻率可通過引腳選擇，率下的工作頻率為650kHz小外部器件的工作頻率為1.3MHz對(duì)于650kHz工作頻率，將FREQ連接至GND而1.3MHz工作頻率則連接至VIN

升壓轉(zhuǎn)換器ADP1612和ADP1613能夠以高達(dá)20V電壓供應(yīng)超過 150mA 電流。通過將一個(gè)1.4A/2.0A0.13功率開關(guān)一個(gè)電流模式脈寬調(diào)制調(diào)節(jié)器集成在一起，分別采用1.8V至5.5V單電源或2.5V至5.5V單電源供電時(shí)。其輸出隨輸入電壓、負(fù)載電流和溫度變化僅改變不到1%工作頻率可通過引腳選擇，并通過優(yōu)化實(shí)現(xiàn)率或小外部元件尺寸：650kHz時(shí)，其效率可達(dá)到90%1.3MHz時(shí)，其電路能夠以小空間實(shí)現(xiàn)，因而非常適合便攜式設(shè)備和液晶顯示器中的空間受限環(huán)境。可調(diào)軟啟動(dòng)電路防止發(fā)生浪涌電流，確保安全、可預(yù)測的啟動(dòng)條件。ADP1612和ADP1613開關(guān)狀態(tài)下的功耗為 2.2mA 非開關(guān)關(guān)斷模式下的功耗為 10nA 這些器狀態(tài)下的功耗為 700μA件采用8引腳MSOP封裝，額定溫度范圍為–40℃至+85℃，千片訂量報(bào)價(jià)為1.50/1.20美元/片。

必須將來源電阻和負(fù)載電阻設(shè)置為相同的值。由于電感器和電容器構(gòu)成的網(wǎng)路具有兩個(gè)‘埠’以供訊號(hào)進(jìn)入和離開網(wǎng)路大電流發(fā)生器。濾波器中，于各種濾波器設(shè)計(jì)和網(wǎng)路理論問題進(jìn)行深入探討是值得關(guān)注的話題。本文在此討論的主題為採用雙端接LC梯型濾波器的拓樸結(jié)構(gòu)。首先。輸入埠從具有特定電阻值的來源處獲得訊號(hào)（一般無法變更）輸出埠則連接到由另一個(gè)電阻構(gòu)成的負(fù)載’通常可以加以控制）

根據(jù)負(fù)載電阻RL計(jì)算該功率的導(dǎo)數(shù)。將導(dǎo)數(shù)設(shè)為0然后求解RL可能已經(jīng)想起來了實(shí)現(xiàn)高功率傳輸?shù)臈l件是負(fù)載電阻和來源電阻相等。可以使用大學(xué)？媥ガ鴘漪\燥無味的微積分來證明。先用一個(gè)敘述來表達(dá)負(fù)載電阻上耗散的功率。

變壓器可以把功率從來源無損地傳輸?shù)截?fù)載大電流發(fā)生器，不是一下子就豁然開朗了首先想到用變壓器。這是讓負(fù)載電阻與來源電阻匹配的傳統(tǒng)方法。理想的情況下。不過它一般用于電壓、電流不同的情況下。使用適當(dāng)?shù)脑褦?shù)比（turnratio不論負(fù)載電阻值是多少，都可以在理想的情況下在負(fù)載電阻上獲得相同的耗散功率。

可讓所有功率在特定頻率上全部到達(dá)負(fù)載上大電流發(fā)生器的基本事項(xiàng)，這就是對(duì)圖8LC濾波器網(wǎng)路採用的措施：導(dǎo)入了一個(gè)變壓器大電流發(fā)生器。所有進(jìn)入LC網(wǎng)路的功率又出去了採用正確元件值的情況下。而無論負(fù)載的值是多少。

每個(gè)轉(zhuǎn)換器分別以π/3相位差運(yùn)作。因此輸出電容的紋波電流得以顯著減小，本文在此提出一種新型叁相交錯(cuò)式LLC諧振DC-DC轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)。該轉(zhuǎn)換器包含叁個(gè)普通LLC諧振DC-DC轉(zhuǎn)換器。并且延長轉(zhuǎn)換器的使用壽命。為了確保所提出轉(zhuǎn)換器的有效性，本文使用1kW12V/84A DC-DC轉(zhuǎn)換器塬型進(jìn)行試驗(yàn)，并展示測試結(jié)果，結(jié)果證明在低電壓和高電流輸出條件下該方案的有效性。

如圖1所示，本文提出的電路架構(gòu)：叁相交錯(cuò)式LLC-SRC電路圖以及等效單相運(yùn)作的電路圖。理論波形如圖2所示。兩種諧振電路的組成依照負(fù)載狀態(tài)：一種是無負(fù)載下由LrLm和Cr組成大電流發(fā)生器，另一種是大量負(fù)載下由Lr和Cr組成。因此，需要針對(duì)兩種不同的諧振頻率分別依照以下公式進(jìn)行分析：

MP3播放器、個(gè)人媒體播放器、數(shù)碼相機(jī)以及其他便攜式消費(fèi)類應(yīng)用的設(shè)計(jì)人員面臨的一項(xiàng)挑戰(zhàn)是實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的高性能和低功耗。這些電池供電系統(tǒng)通常都使用嵌入式數(shù)字信號(hào)處理器（DSP當(dāng)系統(tǒng)處理多媒體應(yīng)用任務(wù)時(shí)，長期以來。DSP能達(dá)到大處理能力，而當(dāng)系統(tǒng)處于睡眠模式時(shí)，DSP具有小的功耗。電池壽命在手持式產(chǎn)品中是非常重要的指標(biāo)，產(chǎn)品成功與否與供電系統(tǒng)的效率直接相關(guān)。

并且與工作頻率（FSW成正比。因此，處理器的功耗與工作電壓（VCORE平方成正比。降低頻率能夠使動(dòng)態(tài)功耗線性下降，而降低內(nèi)核電壓可以使動(dòng)態(tài)功耗指數(shù)下降。