一款高效绿色降压型开关电源控制器芯片的设计方案（一）

　　图2 峰值电流控制过程

　　在每个周期开始时，由时钟上升沿置位主RS 触发器，功率开关打开，变换器进入充电阶段，电感电流上升， Isense 上升而V sense 下降。 当电感电流达到峰值， 即V sense达到V peak时，电流比较器（ Icomp ） 的输出复位RS 触发器控制功率开关关断。 这就是电流环的工作过程。 而电感电流的峰值主要由电压环控制。 具体地说，当反馈电压下降到基准以下时，误差放大器（ EA） 输出上升，限制电流上升峰值的V peak 电压随之下降，于是功率开关的开启占空比增大，输出电压上升，反之亦然。 其中反馈电压是由输出电压经过电阻分压得到的。

　　在功率开关关断的时间间隔内， 传统的降压型Buck 变换器采用肖特基二极管作为续流二极管。 因此，当肖特基二极管导通时，它的导通压降（典型值013V）引起的功率损耗将是不可避免的。 为了减少导通损耗，引入了同步整流技术。 同步整流即采用一个同步功率开关代替整流二极管。 当同步整流开关导通时，导通电阻一般在100mΩ 以下，以1A 负载为例，此时的导通损耗近似为011W;而对于导通电压为013V 的肖特基二极管，损耗近似为013W. 可见在中小功率的应用当中，同步整流可以有效地提高开关电源变换器的效率。

　　由于同步整流开关和肖特基二极管之间工作方式的差异，需同时引入一些控制电路和保护电路。

　　首先，在功率开关和同步整流开关两个开关转换的瞬间，必须设置一个死区时间（anti2shoot2thru） 来防止两个开关同时导通导致输入电源短路。 在死区时间内，功率开关和同步整流开关都关断，此时电流由同步整流开关上寄生的二极管续流，所以在合理范围内死区时间越短就越能减少功耗，一般设计在 10ns 左右（1MHz 工作频率下） 。

　　其次，同步整流开关不像肖特基二极管那样只能单向导电，当变换器工作在断续电流模式下，在下一个周期开始之前，同步整流开关上的电流就已经下降到零并反向，此时，电感电流反向相当于从负载抽电流，导致能量的浪费以及变换器效率的降低。 因此必须设计一个防止同步整流开关电流反向的检测电路（ rever se） 来检测电流方向。 本设计是利用检测SW 点的电压，当电压从负变正时，反向电流比较器控制同步整流开关关断。