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[讨论] 关于轻载PSM,PFM,Burst模式讨论

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发表于 2015-11-4 11:10:39 | 显示全部楼层 |阅读模式

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本帖最后由 suifengpiaoyang 于 2015-11-4 11:13 编辑

switching converter 里经常碰到这3者,用于轻载提高效率,其中burst是LT的专利技术,但是这3者的界限似乎并不是那么清晰。1)PSM广义的看,基本是和PFM同理,按照TI的文档《SLVA353》中的图(如下)
SLVA353.png
其文中说PSM是在CLK到来前去检测current comparator的输出,但是我觉得对于SR锁存器来说,似乎并不用特意的提前检测,因为当SR的set和reset端口都是1的时候(虽然这不符合正常SR工作要求),输出都是0,即不会开功率管,自然就跳过了一个周期。
因此,我觉得PSM似乎是系统的一种自然的模式,不用在电路上刻意去处理,从能量的角度考虑,当负载需要的能量远小于前面几个pulse给的能量时,系统自然的就会休息几个pulse。(后面的几幅贴图似乎否定了我这想法,但是我也不知道我这想法错在何处)

2)PFM没怎么见过,不知道具体怎么处理,(检测EA的输出,然后改变CLK频率??,类似于freq. foldback这种?)

3)burst的操作似乎是利用迟滞控制器的原理,或者说到底,该种模式下就是迟滞控制器,当检测到输出电压比阈值高,就关闭同步管(此时完全靠体二极管续流?类似于DCM?那么SW端是否会有DCM的振荡?)

4)上面所说的几种模式似乎都是要利用电感电流反向检测模块(IR),IR模块很难保证在0点关闭同步管,如果在电感电流已经反向时再关闭同步管,必然使得SW电压比Vout电压高,甚至高过Vin,导致功率管的击穿,不知电路里似乎需要特别考虑?而且IR似乎也不能解决DCM振荡问题(TI的做法是加入anti-ring switch泄放电感能量防止振荡,但是会导致多一个pin脚),坛子也有说法说同步buck由于体二极管的导通容易触发latch up,这点想另开贴讨论下。
下图是linear提供的几种模式有关波形,似乎linear理解的PSM并不是TI文档里说的那种,linear的PSM而更像是PWM+IR,而TI似乎喜欢把PWM+IR叫成Power save mode(简写也是PSM)
3种模式.png

5)linear还经常用sleep模式,不知道和burst区别在哪?
6)下面是自己设计的简单的PWM+IR(负载平均电流40uA)仿真图,和linear提供的上图一样,
似乎PWM+IR永远都不会自动进入跳周期(PSM)
IR.png
 楼主| 发表于 2015-11-11 17:37:40 | 显示全部楼层
回复 1# suifengpiaoyang


   PWM+IR+Burst,burst迟滞比较器采样EA输出和设定基准电压比较,进入轻载时关闭上管,退出轻载时允许下一个周期,不知道是不是因为EA的输出和Vout存在较大的相位延时,导致纹波很大,已经在输出端加了比CCM要大3倍的滤波电容
如何减小纹波?
burst.png
发表于 2015-11-11 19:18:04 | 显示全部楼层
正在做DC-DC,顶一个
发表于 2015-11-11 20:06:11 | 显示全部楼层
用ZCD检查电感电流+计数器等去做PFM模式判断。
PSM和burst都是理由EA输出与基准比较作判断,但burst是轻载idle时全部关掉电路只留EA和判断比较器,轻载switch时全部开启,这种电感积累能量文波会很大。PSM是在轻载时idle时电路全部都开启(只有ZCD根据nmos工作状态会关闭),轻载switch时导通时间是固定。
发表于 2015-11-11 20:11:59 | 显示全部楼层
轻载效率最高的是PFM(PFM在轻载idle是只开一个控制输出文波的比较器,在轻载switch时开启输出文波的比较器和ZCD,轻载下静态电流非常低),burst 和PSM差不多(burst稍高)但burst文波大。
由于PFM控制方式的不同,导致重载到轻载时过冲会很小恢复时间快,PFM设计上也最难控制复杂。
以上轻载时BGP和IBIAS都一直开启。
 楼主| 发表于 2015-11-12 10:00:21 | 显示全部楼层
回复 5# jiang_shuguo


   非常感谢!看来您很有研究
针对我这电路,burst下纹波非常大,(3.1V~3.5V。DetaV=0.4),您觉得会是什么问题?

我查看了仿真结果,EA输出电压下降相对Vout电压上升延时30us(开关频率1.4us),

EA输出电压上升相对Vout电压下降延时达1ms。

EA的slew有0.015V/us

burst模式的迟滞比较器窗口20mV~30mV。

我怀疑就是EA的输出和Vout之间的延时导致纹波很大
发表于 2015-11-12 10:49:46 | 显示全部楼层
回复 6# suifengpiaoyang

因为这三种控制方式都做过。
burst文波大是因为你电感积累了太多的能量。
发表于 2015-11-12 10:54:05 | 显示全部楼层
还有burst模式的轻载时负载点不能太高,你现在多少mA负载还在轻载呢(转换点是多少mA?)?输入输出电压时多少?
 楼主| 发表于 2015-11-12 13:16:03 | 显示全部楼层
回复 8# jiang_shuguo


   输出5v,输出3.3,电感4.7uH,10uf输出电容,满载1A(3.3 ohm)
定义600mA进轻载(貌似不太合理)

现在负载是80 ohm,对应40mA的样子
 楼主| 发表于 2015-11-12 13:22:41 | 显示全部楼层
回复 7# jiang_shuguo


   burst和PSM模式的区别就是 是否关闭一些模块么?
另外,burst模式是否还要打开ZCD模块以防止电感电流反向?PSM呢?
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