在现代应用中,传统的低压降稳压器(LDO)正逐渐被开关电源(SMPS)所取代。虽然LDO是一个成本低廉而且强固耐用的电源解决方案,但是它耗电很大。越来越多的便携设备商,像数码相机、手机、PDA制造商,都在研究用效率更高的解决方案取代LDO的可行性。开关解决方案的大小,即电源的物理尺寸,通常是这些厂商无法逾越的障碍。
工作原理
先简要地了解一下传统的降压直流-直流转换器,STw4141创新的双输出拓扑就是源自这种设计。图1是一个简单的降压转换器的电路示意图,图2是其线圈电流的波形。降压转换器拓扑组件包括PMOS和NMOS组成的功率级、线圈L、输出电容C和反馈控制回路。PMOS和NMOS以1/T的频率反相开关,占空比为D1当PMOS晶体管导通时,线圈电流开始上升,斜率为:
(1)当NMOS晶体管导通时,线圈电流开始下降,斜率为:
图1降压拓扑
(2)在稳态过程中,下列条件必须有效:
(3)公式3是指每个时钟周期开始时的线圈电流IL必须等于每个时钟周期结束时的线圈电流IL(否则系统不是稳态)。从这个条件,我们可以得出降压转换器的占空比公式。
(4)公式4指线圈产生的总电量必须等于负载消耗的总电量,假设所有的开关和RDSOn损耗忽略不计。