多功能集成與拓寬占空比發(fā)展下的PWM控制器

在討論電機時，經(jīng)常會提到一個詞“PWM”。PWM利用數(shù)字輸出來對模擬電路進行控制，在逆變電路中應(yīng)用尤為廣泛，在許多領(lǐng)域中也都有所應(yīng)用。PWM會對逆變電路開關(guān)器件的通斷進行控制，使輸出端得到一系列幅值相等的脈沖，用這些脈沖來代替正弦波或所需要的波形。

比如在電機的控制中，為了控制一個直流電機的轉(zhuǎn)速，當(dāng)然可以通過改變其兩端電壓來實現(xiàn)。但這種方法局限性太大，可調(diào)直流電源復(fù)雜且成本高。所以一般都會使用電壓源提供直流電壓，然后應(yīng)用不同的驅(qū)動器控制不同的直流電機，其中驅(qū)動器對電機的調(diào)速控制就是利用PWM。在電機領(lǐng)域內(nèi)，一般1k-30k的PWM頻率較為普遍，6k-16k偏多。

因為PWM可以使用在多種電源拓撲結(jié)構(gòu)上，所以市面上PWM控制器種類頗多，單端和雙端有專門應(yīng)用在推挽上的，有應(yīng)用在反激式上的等等。這個領(lǐng)域還是大家耳熟能詳?shù)睦吓?a target="_blank">廠商占據(jù)著市場，不管在寬占空比上還是開關(guān)頻率覆蓋上，或者是功耗大小上，都有較為明顯的優(yōu)勢。

TPS7H5001-SP

TPS7H5001-SP是TI的一款防輻射的雙輸出PWM控制器，目前還未正式發(fā)布，但是從官方給出的產(chǎn)品信息來看絕對處于行業(yè)頂級水準。

TPS7H5001-SP針對基于硅和氮化鎵功率半導(dǎo)體的DC-DC轉(zhuǎn)換器進行了優(yōu)化，充分利用了基于GaN的DC-DC轉(zhuǎn)換器的面積縮減和高效率優(yōu)勢，從性能上來說就是在提高開關(guān)頻率，減小器件尺寸的同時降低了功耗。

首先，該器件的占空比全覆蓋最大為100%，在控制占空比的靈活性上無需贅述。開關(guān)頻率覆蓋從100 kHz到2 MHz，也是業(yè)內(nèi)極高。TPS7H5001-SP集成的同步整流器控制輸出和可編程的死區(qū)時間，用以實現(xiàn)高效率和高性能拓撲。在應(yīng)用上，TPS7H5001-SP能夠通過引腳使用外部時鐘或內(nèi)部振蕩器按照用戶編程的頻率驅(qū)動?？删幊痰墓δ墚?dāng)然還不止這簡單的一項，還包括了UVLO閾值，軟啟動和斜率補償。

而功耗降低體現(xiàn)在器件以1 MHz運行時，工作電流不超過10mA。封裝上則是22-pin的陶瓷雙平面封裝，尺寸很小。

ADP1974

ADP1974和同系列ADP1972是分別應(yīng)用于雙向同步和雙向異步的PWM控制器。

ADP1974用于DC-DC雙向應(yīng)用，可以作為降壓轉(zhuǎn)換器或者升壓轉(zhuǎn)換器循環(huán)利用輸入總線上電能。在電壓上，ADP1974最高可以承受60V的工作電壓，同時配置了片上5V的線性調(diào)節(jié)器。頻率覆蓋范圍雖然沒有100 kHz到2 MHz這么廣，也能覆蓋50 kHz到300 kHz，對于絕大多數(shù)電源系統(tǒng)已經(jīng)適用。ADP1974因為內(nèi)置了4V p-p PWM斜坡電壓，PWM擁有很高的線性度。

ADP1974的占空比同樣可以通過外部編程來控制，但暫不知曉其占空比有多寬，死區(qū)時間控制也被集成進了片內(nèi)。峰值限流保護和軟啟動以及TSD熱關(guān)斷這些保護功能都被集成進芯片中，在穩(wěn)定可靠性上沒有一點漏洞。

ISL6726

ISL6726是一款單端電流模式的PWM控制器，在正激拓撲，不對稱半橋拓撲上中有很廣泛的應(yīng)用。

ISL6726基于BiCMOS設(shè)計，先進的工藝給這個系列帶來了極低的啟動以及工作電流，在1MHz的最大開關(guān)頻率工況下，ISL6726的啟動電流也僅有125μA。這一性能在功耗上的領(lǐng)先是肉眼可見的。

在功能上可以運用精密振蕩器對頻率進行調(diào)整。ISL6726優(yōu)秀工藝帶來了極為精確的死區(qū)時間控制和占空比控制。與ADP1974內(nèi)置固定的斜率補償不同，ISL6726斜率補償可通過編程控制，保持極高的PWM線性度。欠壓鎖定，軟啟動和超溫保護，以及可調(diào)峰值和平均電流限制保護，同樣保證了器件在高精度下的高穩(wěn)定性。

小結(jié)

通用PWM控制器的生產(chǎn)工藝發(fā)展到Bi-CMOS技術(shù)，其關(guān)鍵設(shè)計參數(shù)得到了大幅改進。這些老牌廠商旗下的產(chǎn)品在提高寬占空比，提升頻率覆蓋，以及降低功耗這些方面都做到了精益求精。