无需专用时钟的降压型稳压器

大多数开关稳压器都依赖于专用时钟振荡器来确定开关频率。电源控制器内的一个专用振荡器电路通常产生这一时钟信号。有一类磁滞开关稳压器，即使在输入线路和输出负载变化的情况下，无需时钟，实际上也可以以相对固定的频率工作。图1示出了一种以连续导通模式工作的简化的降压型稳压器。(电感器电流总是保持为正。)输出电压vout等于dvin，其中d为降压开关q1的占空比，vin为输入电压。在固定频率工作时的占空系数d为ton/ts，其中ton为q1的导通时间，ts为开关频率周期1/fs。对电路进行重新安排和元件替换，便可得出如下公式：d=vout/vin=ton/(1/fs)=tonfs。

图1 在典型的降压型稳压器中，输出电压等于开关占空系数乘以输入电压

现在请看一个稳压器电路，它采用的是一个可使q1的导通时间ton与输入电压vin成反比的电路，而不是一个固定时钟及一个pwm。图2示出了一个基于这个原则的稳压器。该稳压器不包含时钟振荡器，但是即使在输入电压从14v变化到75v时，仍然保持固定的工作频率。这一稳压器内的两个主要稳压部件是导通定时器和稳压比较器。比较器监测输出电压。如果输出电压低于目标值，比较器就使输出开关导通，导通时间由开启定时器确定。导通定时器的时间周期为ton=kron/vin，其中k为常数 (1.3×10-10)，r为配置电阻器，vin为输入电压。如果现在将ton代入前面的降压稳压器公式，就会得到有趣的结果： vout/vin=fskron/vin。如果求解fs，就得到fs=vout/kron。因为vout仍然是被稳压的，而k和ron项为常数，所以开关频率是保持恒定不变。

假定电感器电流仍是连续的，则恒定频率关系仍然有效。在轻负载情况下，电感器中的电流变成不连续的。(电感器电流在开关周期的部分时间内为零。)不连续操作一开始，开关频率就开始下降。这种下降是一种可取的特性，能在负载降低时保持高效率，因为在较低开关频率下开关损耗会大大降低。不连续模式下的开关频率推导如下：峰值电感器电流ip=vinton/l=vinkron/lvin=kron/l，其中l为输出电感器值。输出功率为pout=vout2/rout=lip2f/2=fk2ron2/l。求解f：f=(vout2l)/(routk2ron2)。正如你所看到的，开关频率的变化与输出电阻rout相反。

无振荡器的固定频率工作方式可提供一种低成本的、容易实现的降压稳压器。不必担心任何回路补偿或稳定性问题。由于电路没有限制带宽的反馈元件，所以瞬时响应非常快。工作频率在大部分输出功率范围内保持恒定不变，这取决于电感器值和负载，在轻负载下会出现所期望的工作频率下降。

图2 在这一降压型稳压器中，开关频率在很宽的输入电压范围内保持恒定不变。