一款高效绿色降压型开关电源控制器芯片的设计方案(三)
4 测试结果
该变换器芯片在115μm BCD 工艺下设计和制造。
图7 为该变换器芯片的显微照片。 整个芯片面积为615mm2 ,芯片下部主要是集成的功率开关和同步整流开关,面积约为2mm2 ,上部为控制器。
测试中应用的Buck 变换器拓扑如图8 示。 设置工作频率为1MHz , 输入电压范围2 ~ 7V , 输出电压115V. 改变分压电阻的取值可改变输出电压,表1 为一组典型应用下的分压电阻取值参考。 电路可承受的负载范围为0~500mA ,足以能满足一般便携式设备的应用需求。
表1 不同输出电压下的分压电阻取值
图9 给出变换器在重载工作条件下的测试结果,负载电流为300mA. 可看到此时变换器以时钟频率稳定工作在PWM 模式,测得输出电压的纹波为516mV. 图10 是变换器工作在最大负载500mA 下的测试结果,可看到变换器依然以恒定频率稳定地工作在PWM 模式下,输出电压纹波为616mV ,满足了设计的负载范围要求。
图11 为轻载条件下的测试结果, 负载电流为50mA. 此时变换器工作在Burst 模式,即以时钟频率连续工作若干周期之后又连续关断若干周期。 负载越低,关断的时钟周期就越多。 此时测得输出电压纹波为3912mV. 如前述,纹波电压的大小主要由片内Burst 比较器的迟滞窗口所控制。
图11 Burst 工作模式测试曲线
图12 所示是负载跳变时输出响应的测试结果。 测试中使负载在50 和300mA 之间跳变,负载变化速率为800mA/μs. 波形显示,Burst 工作模式下的输出电压平均值比PWM 模式下的高20mV ,这是由于在两种模式下采用了不同基准。 在重载跳变到轻载的过程中,过冲电压为32mV ,恢复时间为2μs ,较好地实现了对于过冲电压的抑制,且在两个周期内就可以完成模式转换达到稳定状态,响应速度相当快。
图12 负载
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