利用信號(hào)平均技術(shù)消除噪聲干擾的探究分析

僅一個(gè)電池可能無(wú)法為復(fù)雜系統(tǒng)提供正常工作所需的所有電壓軌。汽車LED驅(qū)動(dòng)器、音頻放大器以及電信等應(yīng)用需要升壓轉(zhuǎn)換器將較低輸入電壓轉(zhuǎn)換為較高輸出電壓。要確定應(yīng)該將轉(zhuǎn)換器的工作模式設(shè)計(jì)成連續(xù)傳導(dǎo)模式 （CCM）、非連續(xù)傳導(dǎo)模式 （DCM） 還是二者的結(jié)合，這對(duì)于升壓轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)人員來(lái)說(shuō)可能不太明確。
　　升壓轉(zhuǎn)換器的形狀和尺寸多種多樣，所支持的電源等級(jí)和升壓比率非常廣泛。這些要求決定了升壓轉(zhuǎn)換器最適合在CCM下工作，還是在DCM下工作。在DCM下，電感器電流在 FET 導(dǎo)通時(shí)開始從零升高，并在下一個(gè)轉(zhuǎn)換周期到來(lái)之前完全放電歸零。但在非同步 CCM 升壓情況下，無(wú)論電流是在升高、在下降，還是在將電感器儲(chǔ)存的能量釋放到輸出電容器和負(fù)載中，電感器電流始終大于零。
　　在CCM下，占空比對(duì)負(fù)載而言是恒定的，但會(huì)隨輸入電壓變化而變化。在大多數(shù)CCM設(shè)計(jì)中，當(dāng)?shù)陀谀骋蛔畹拓?fù)載時(shí)，工作模式會(huì)轉(zhuǎn)換為DCM，因?yàn)殡姼衅麟娏髟谙乱粋€(gè)轉(zhuǎn)換周期到來(lái)之前最終會(huì)降低至零。
　　在大多數(shù)情況下，高功率升壓轉(zhuǎn)換器工作在CCM下，而低功率升壓則在DCM下完成。這是因?yàn)镃CM允許較低峰值電流流過(guò)整個(gè)電路，通常會(huì)帶來(lái)較低電路損耗。但可能在高電壓升壓轉(zhuǎn)換的輸出整流器中也有例外，例如在PFC中，反向恢復(fù)電流會(huì)導(dǎo)致更多損耗。這種損耗通?？刹捎酶哔|(zhì)量（快速）整流器進(jìn)行處理。
　　如果在DCM下工作，會(huì)出現(xiàn)在CCM模式下兩倍的峰值電感器電流，但如果故意減小電感值，則該電流可能還會(huì)高很多。這些更高電流不僅可增大輸入輸出電容器中的均方根電流，而且還可增加 FET 中的開關(guān)損耗，因此需要更大（或更多）的組件來(lái)應(yīng)對(duì)附加應(yīng)力。單這一項(xiàng)不足通常就能掩蓋 DCM 在高功率下提供的其它優(yōu)勢(shì)。
　　盡管電感器均方根電流在 DCM 下更高，但其線阻通常會(huì)低很多，因此銅損耗往往與 CCM 相同或更低。不過(guò)，DCM 下的核心損耗在高功率等級(jí)下更大。有時(shí)候可能需要更大的核心來(lái)處理這些增加的損耗，這會(huì)使經(jīng)常讓人振奮的“更小電感器尺寸”優(yōu)勢(shì)黯然失色。DCM 能真正發(fā)揮優(yōu)勢(shì)的地方是較低功率等級(jí)，這里電容器和 FET 中增加的應(yīng)力不一定需要較大組件，采用較小電感器即可。
　　DCM的一個(gè)額外優(yōu)勢(shì)是在以高升壓比率工作時(shí)（此時(shí)CCM工作需要大量的導(dǎo)通時(shí)間），可通過(guò)減小電感值來(lái)縮短導(dǎo)通時(shí)間（伴有更高峰值電流）。這非常好，因?yàn)?a target='_blank' class='arckwlink_none'>控制器經(jīng)常會(huì)達(dá)到最大可控制導(dǎo)通時(shí)間（或最小關(guān)斷時(shí)間）限值，跳過(guò)脈沖。這樣，設(shè)計(jì)人員可根據(jù)控制器的可工作范圍對(duì)導(dǎo)通和關(guān)斷時(shí)間進(jìn)行微調(diào)。此外，DCM 的控制環(huán)路表現(xiàn)要優(yōu)于CCM，因?yàn)闆](méi)有右半平面零點(diǎn)，其可轉(zhuǎn)換為優(yōu)異的瞬態(tài)性能。
　　有時(shí)候可通過(guò)減小電感值將RHPZ的影響降到最低，我們可將RHPZ推到影響較小的更高頻率位置。無(wú)論在輕負(fù)載、啟動(dòng)還是在瞬態(tài)條件下，所有CCM升壓都可在一定條件下以 DCM 模式工作。這完全可以接受，但應(yīng)該搞清楚出現(xiàn)這種情況時(shí)的條件。
　　圖 1 是電感方程式（方程 1）中反向升壓比率 （VIN/VOUT） 與占空比 （D×（1-D）2） 的比較圖。該項(xiàng)目與 CCM 升壓轉(zhuǎn)換器中所需的電感成正比。本圖中的峰值出現(xiàn)在 VIN/VOUT 比值為 2/3 時(shí)或升壓比率 （VOUT/VIN） 為 1.5 時(shí)。這可能是有些不太直觀的結(jié)果。它的意思是，在采用變化輸入電壓的設(shè)計(jì)中，電路必須在 VIN/VOUT 比率的一個(gè)區(qū)段間工作。如果該范圍非常廣泛而且該區(qū)段包含圖 1 中的峰值，那就應(yīng)該在 2/3 的 VIN/VOUT 比率位置計(jì)算電感。如果該區(qū)段不包含 2/3 點(diǎn)，那它就應(yīng)該在其相對(duì)峰值比率處進(jìn)行設(shè)計(jì)。
　　
　　圖 1.CCM 所需的最大電感出現(xiàn)在 VIN/VOUT = 2/3 時(shí)