新一代轻载高效DC/DC的研究

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轻载高效D C / D C需求的研究

随着家用电器、视听产品、电脑、互联网设备的大量普及，为了用户的操作方便，越来越多的电子产品具有了待机功能。

数据显示，平均每个家庭每年仅在制冷、白家电、小家电等方面的支出就占到家庭总支出的4 0 %左右。从待机功耗上测算，以家庭电视机顶盒为例，其在待机状态下一天的耗电量为0 . 1 3 1度，一个月按照3 0天算就是3 . 9 3度电，一年按3 6 5天算就是4 7 . 8 2度电，按照目前一度电0 . 5元计算，一年将多支出电费2 3 . 9 1元。

由此可见待机功耗造成的浪费是非常惊人的！而在我们的日常生活中，为了使用的方便，经常把电脑、电视机、机顶盒、充电器置于待机状态，所以这些消耗是实实在在发生的。

节能减排已经成为当今全球的大趋势，除了把电子设备运行时的能效提高以降低功耗外，标准组织、半导体厂商也在努力着降低电子设备的待机功耗，以节省更多的能耗和资金。

图1为电子系统待机时能量传递框图，其产生损耗主环节有AC TO D C、S T B I C、S T B I C。

AC / dc损耗：在空载情况下的损耗标准组织早就着手制定严格的规定，如图2是欧盟的能效星级标准，能源之星也有类似的规定。在芯片厂家的努力下空载损耗己经可以达到3 0 mW以下。

S T B I C的损耗：在S B芯片厂家的努力下也得到了很好的控制。以电视机为例从原来的3 0 mA下降到1 5 mA以下。

S T B P o we r的损耗：系统厂家把线路上的L D O转换成D C T O D C，其损耗得到一定的改善，但传统的同步或异步芯片在输出电流不大于3 0 mA时效率还是比较低。为了得到更好的待机损耗轻载高效D C / D C芯片孕育而生。

A O Z 3 0 1 5 P I 轻载和P WM操作原理

在轻负载的情况下，AOZ 3 0 1 5 P I增加过零点侦测，当电流达到零时关断下管同步整流MOS，利用MOS的寄生二极管续流，以解决传统同步BUCK在轻载模式下效率低的问题。同时A O Z 3 0 1 5 P I引入脉冲能量模式以降低在轻载的情况下的开关次数以降低开关损耗和驱动损耗从而获得更高的效率。在脉冲能量模式，P WM不会关闭直到电感电流达到8 0 0毫安的电流。同时当F B降到I C设定的一个门槛电压时I C才会开启新的开关周期。图5为轻载时测试的电压电流波形。

AOZ 3 0 1 5 P I采用先进的工艺以减小芯片在轻载情况下的工作损耗。

AOZ 3 0 1 5 P I为了达到轻载时更高的效率采用引入输出电压的供电方式减小正常工作时芯片自供电情况下内部L DO的损耗。如图三应用示意图为述AO Z 3 0 1 5 P I设有V o u t P I N引入输出电压供电。

实测轻载的情况下的效率数据如图6所示。

由以上数据AOZ 3 0 1 5 P I在1 2 V转3 . 3 V 电感为4 . 7μF时1 0 mA的效率可以达到8 2 %。

总结

AOZ 3 0 1 5 P I在传统的同步BUCK的基础上增加过零电流侦测关断下管驱支的方式使芯片工作在dcM模式，同时利用脉冲能量模式进一步降低DCM模式下开关次数。引入输出电压供电方式减小芯片内部L D O的损耗。实现业界较高的轻载效率。