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AEE提升了低输出电压降压转换器的效率:OD体育官网
本文摘要:一款取名为自动效率强化(AEE)的全新电源转换方法,可以以较低的输入电压提升平板电脑、服务器和固态硬盘等系统的电源效率。 每个电源设计人员面对的一个少见挑战就是用具备较低输入电压的升压转换器来构建高效率。例如,一个3.3V输入电压电源在剩阻抗情况下的效率可以超过91%,而1.8V版本的电源剩阻抗情况下的效率只有84%。 这个效率的上升产生了比其它方式更高的运营温度。而对于便携式系统来说,这浪费了过多的电池电量。

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一款取名为自动效率强化(AEE)的全新电源转换方法,可以以较低的输入电压提升平板电脑、服务器和固态硬盘等系统的电源效率。  每个电源设计人员面对的一个少见挑战就是用具备较低输入电压的升压转换器来构建高效率。例如,一个3.3V输入电压电源在剩阻抗情况下的效率可以超过91%,而1.8V版本的电源剩阻抗情况下的效率只有84%。

这个效率的上升产生了比其它方式更高的运营温度。而对于便携式系统来说,这浪费了过多的电池电量。

对于包括了这些电源的平板电脑、服务器,或者固态硬盘(SSD)的用户来说,短路的运营温度或者较短的电池续航时间似乎是无法拒绝接受的。  必须一款全新的电源转换方法在任何的输入电压下都维持高效率。作为此类方法中的一个,自动效率强化(AEE)在这种类型的系统中,以较低的输入电压获取较高效率。

  效率为什么不会上升?  较低输入电压情况下的效率上升与输出功率的增加量必要涉及,而此时的功率损耗并没适当地增加。在一个升压转换器中,损耗被分成开关损耗与传导损耗。开关损耗大多数情况下各不相同输出电压、输入电流,以及电源频率。

传导损耗则与输入电流和MOSFET电阻有关。由于输入电压并不是损耗量多少的主要决定因素,损耗的增加量要高于输出功率的增加量。

  较低的输入电压意味著较少的输出功率,而输出功率为输入电流除以输入电压。由于效率被定义为输出功率除以输出功率与损耗的和,较低的效率是由较低的输出功率导致的―不过此时的损耗完全相同。  例如,获取6A输入电流、功率损耗2W的3.3V输入电压电源产生的效率超过91%。

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某种程度配备为1.8V输入电压的电源产生的损耗某种程度为2W。由于输出功率增加了,所以这个电源的效率为84%。

当配备为0.9V输入时,2W的损耗只产生73%的效率。由于电源频率、MOSFET电阻、输入电流,以及输出电压在这个较为中维持恒定,所以损耗大致相同,而效率分别上升了7%和18%。  两个效率更高的解决方案  输出电压和输入电流由系统和阻抗确认;因此,它们是无法只能转变的。电源设计人员必须减少电源频率,或者是调节MOSFET电阻,以便在较低的输入电压情况下取得更高效率。

  一般来说情况下,由于目前大多数的升压转换器内部都构建了高侧和较低外侧MOSFET,电源设计人员不太可能调节电阻值。虽然有可能用于多个升压转换器集成电路(IC)―每一个都针对特定的输入电压展开优化―而这对于IC设计来说一般来说不过于现实。

因此,市面上一般来说没此类器件。它还在物料表格(BOM)中产生了更加多的IC,这也使系统设计变得复杂。

  减少电源频率可增加开关损耗并减少效率。在很多构建升压转换器中,有可能对频率展开调节。然而,调节电源频率一般来说必须新的计算出来输入滤波器和环路补偿电路。这就必须更好的设计工作和时间,对于系统中的有所不同输入电压电路,有可能必须有所不同的组件。

而这样做到也某种程度不会减少BOM数量。  用AEE对电源频率展开智能调节  在不必须设计人员介入的情况下,AEE在用于某种程度的输入滤波器和环路补偿的情况下,通过调节电源频率来提高效率。

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根据输出电压与输入电压,对电源频率展开自动调节,在维持掌控环路稳定性和输入滤波器有效性的同时,尽量地提高效率。需要将频率原作在一个只针对特定运营条件而展开优化的运营点上;运营期间,它对自身展开动态调节。图1表明的是针对3.3、1.8、0.9V输入电压电路的电源频率,这些电路的阻抗电流为6A,输出电压范围在6至15V之间。

  诸如TPS62180的2振幅升压转换器根据输出电压与输入电压,用于AEE来调节电源频率。  为了构建更加较低的输入电压,电源频率被增加,以便在电感器中维持必要的纹波电流数量。

在更为少见的峰值电流容许类型的升压转换器IC中,峰值电感器电流定义了IC的能用输入电流。  在IC内部原作了相同的电流限值时,峰值电感器电流必需维持在剩输入电流时的电流容许电平以下。由于峰值电感器电流为输入电流再加电感器纹波电流的一半,纹波电流必需维持在充足较低的水平上。

否则,不会过慢地超过电流限值,并且IC不需要获取适当的输入电流。  利用较低的输入电压,从方程式1中可以显现出,电感器纹波电流早已增加:  IL=VOUT(1VOUT/VIN)/(LFSW)  由于纹波电流的增加,电源频率也随着输入电压的上升而增加,从而将纹波电流减少到容许的水平上。图2表明的就是指图1中的频率数据和方程式1中计算出来得出结论的电感器纹波电流。

  对于任一输入电压,AEE获取针对登录输出电压的恒定纹波电流。  在一个登录的工作点上,不论输入电压是多少,纹波电流从本质上是完全相同的。

AEE通过增加较低输入电压时的电源频率来构建这一功能。电源频率的增加延长了由输入电压上升而造成的效率差异。图3表明的是继续执行AEE时的效率值。


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