01、輕載模式存在的意義?
想象一下,你的手機(jī)在待機(jī)時(shí),如果一直滿負(fù)荷運(yùn)行處理器,電量可能撐不過(guò)半天。但現(xiàn)實(shí)中,手機(jī)待機(jī)時(shí)卻能輕松續(xù)航(待機(jī))幾天,這背后離不開電源管理芯片的輕載優(yōu)化技術(shù)。跳脈沖模式(Pulse Skip Mode)和突發(fā)模式(Burst Mode)就是其中的兩大“省電高手”。
它們的核心目標(biāo):在輕載或空載時(shí)減少開關(guān)次數(shù)也就是減少開關(guān)損耗,提升效率,從而延長(zhǎng)設(shè)備的待機(jī)時(shí)長(zhǎng)。但兩者的實(shí)現(xiàn)方式不同,適用場(chǎng)景也各有側(cè)重。
02、工作原理&關(guān)鍵差異對(duì)比
03、PSM:電源的“選擇性罷工”
定義:當(dāng)BUCK電源的負(fù)載電流比DCM模式負(fù)載電流更小時(shí),控制器主動(dòng)跳過(guò)部分開關(guān)周期,僅在輸出電壓跌落時(shí)觸發(fā)能量補(bǔ)充。
特征:
周期性的“脈沖群”與“靜默期”交替(圖 1)
開關(guān)頻率隨負(fù)載動(dòng)態(tài)變化
需專用控制邏輯實(shí)現(xiàn)(DCM自然存在于傳統(tǒng)PWM控制架構(gòu)中)
圖 1,跳脈沖模式(Skip Mode)
圖 2,TPS54560規(guī)格書
圖 2所示,在一些TI器件規(guī)格書中(如TPS54560),Pulse Skip Mode又被稱為Pulse Skip Eco-mode,或直接寫成Eco-mode。
優(yōu)缺點(diǎn):
優(yōu)點(diǎn):紋波較小,適合對(duì)電壓穩(wěn)定性要求中等的場(chǎng)景(如通信基站電源)。
缺點(diǎn):效率略低于突發(fā)模式,無(wú)法徹底關(guān)閉開關(guān)管。
04、Burst Mode:極簡(jiǎn)主義的“深度睡眠”
原理:突發(fā)模式更像是一種“開關(guān)管罷工+間歇性復(fù)工”的策略。當(dāng)負(fù)載極低時(shí),電源芯片會(huì)完全關(guān)閉開關(guān)管,僅靠輸出電容維持電壓;當(dāng)電容電壓跌至閾值時(shí),芯片短暫?jiǎn)拘巡⒖焖傺a(bǔ)能,隨后再次進(jìn)入休眠。
特征:
遲滯比較器控制:通過(guò)設(shè)定上下閾值(如VFB_TH)控制開關(guān)管的啟停(見圖 3)。
超長(zhǎng)休眠期:休眠時(shí)間可達(dá)工作時(shí)間的3倍以上,大幅降低開關(guān)損耗。
圖 3,UCC28881 Burst Mode Timing
圖 4,Burst Mode
05、BUCK芯片示例
圖 5,TLV62569 PWM / CCM Operation
圖 6,TLV62569 Burst Mode Operation
圖 5所示,是TLV62569芯片工作在PWM / CCM模式下對(duì)應(yīng)的開關(guān)節(jié)點(diǎn)、輸出端和電感電流波形,可見輸出電壓紋波類似于正弦波,峰峰值只有幾mV或十幾mV。
圖 6所示,通常具有這種三角波而且峰峰值達(dá)到幾十mV時(shí),就表示電路進(jìn)入了Burst Mode。
圖 7,LM5164 Burst Mode and CCM Operation
圖7所示,是基于LM5164芯片的Burst Mode和CCM運(yùn)行波形。
06、小結(jié)
本文對(duì)比了電源管理中的跳脈沖模式(PSM)與突發(fā)模式(Burst Mode)。
PSM通過(guò)動(dòng)態(tài)跳過(guò)部分開關(guān)周期減少損耗,紋波較小(約10mV),效率較高(約90%),適用于中等輕載場(chǎng)景(如50mA);突發(fā)模式則完全關(guān)閉開關(guān)并間歇重啟,紋波較大(20mV以上),但輕載效率更優(yōu)(95%以上),適合極輕載或空載(如1mA)。
兩者均旨在提升輕載效率,但PSM依賴動(dòng)態(tài)脈沖密度調(diào)整,而突發(fā)模式采用遲滯比較器控制開關(guān)啟停。未來(lái)電源或趨向智能化,自動(dòng)適配最優(yōu)模式以平衡效率與穩(wěn)定性。