在現代應用中,傳統的低壓降穩壓器(LDO)正逐漸被開關電源(SMPS)所取代。雖然LDO是一個成本低廉而且強固耐用的電源解決方案,但是它耗電很大。越來越多的便攜設備商,像數碼相機、手機、PDA制造商,都在研究用效率更高的解決方案取代LDO的可行性。開關解決方案的大小,即電源的物理尺寸,通常是這些廠商無法逾越的障礙。
工作原理
先簡要地了解一下傳統的降壓直流-直流轉換器,STw4141創新的雙輸出拓撲就是源自這種設計。圖1是一個簡單的降壓轉換器的電路示意圖,圖2是其線圈電流的波形。降壓轉換器拓撲組件包括PMOS和NMOS組成的功率級、線圈L、輸出電容C和反饋控制回路。PMOS和NMOS以1/T的頻率反相開關,占空比為D1當PMOS晶體管導通時,線圈電流開始上升,斜率為:
(1)當NMOS晶體管導通時,線圈電流開始下降,斜率為:
圖1降壓拓撲
(2)在穩態過程中,下列條件必須有效:
(3)公式3是指每個時鐘周期開始時的線圈電流IL必須等于每個時鐘周期結束時的線圈電流IL(否則系統不是穩態)。從這個條件,我們可以得出降壓轉換器的占空比公式。
(4)公式4指線圈產生的總電量必須等于負載消耗的總電量,假設所有的開關和RDSOn損耗忽略不計。