基于峰值電流控制的PFM調(diào)節(jié)原理

PFM控制是固定參考電流Ipref，通過調(diào)整工作頻率來穩(wěn)定輸出電壓。控制原理為：FB電壓通過VCO決定clock時(shí)鐘，Clock信號(hào)到來Gate置高，Ip電流線性增長(zhǎng)，當(dāng)Vcs等于內(nèi)部固定Ipref時(shí)Gate置低。

在PFM模式下，工作頻率fs與輸出功率為線性關(guān)系：

五步法設(shè)計(jì)變壓器

以經(jīng)典PSR芯片PN8680M為例，為了滿足CoC V5 Tier 2能效標(biāo)準(zhǔn)，控制芯片采用PFM+PWM混合工作模式。

對(duì)于此類芯片，應(yīng)在PFM段額定功率下設(shè)計(jì)變壓器，并保證PWM段fs>20kHz，其CC/CV控制原理說明如下：

PN8680M通過采樣變壓器輔助繞組開關(guān)波形來捕捉輸出電壓，與內(nèi)部基準(zhǔn)誤差放大后調(diào)節(jié)開關(guān)頻率(重載段)來穩(wěn)定輸出電壓：

當(dāng)負(fù)載不斷加重，超過了系統(tǒng)的恒流點(diǎn)，PN8680M進(jìn)入自適應(yīng)恒流模式，使得Tdmg/Ts=0.5來恒定輸出電流：

根據(jù)PN8680M恒流原理可知，變壓器設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)保證最大占空比Dmax＜0.5。

第一步

確定變壓器匝比n，受Dmax、Vdsmax、Vrrmax三個(gè)量限制：

第二步

通過CS電阻設(shè)定Ipmax，保證CC點(diǎn)合理，需考慮變壓器耦合系數(shù)Kcc：

第三步

確定Lp，計(jì)算變壓器原副邊電流有效值，fs小于65kHz（CC/CV轉(zhuǎn)折點(diǎn)頻率），否則從第一步迭代：

第四步

設(shè)定初次級(jí)圈數(shù)和線徑，電流密度合理、不飽和、可繞制，否則從第一步重新迭代：

第五步

設(shè)定供電繞組Na及屏蔽繞組，調(diào)整繞制方式，使得VDD電壓在芯片規(guī)格之內(nèi)（推薦值15V）且滿足要求 EMC 。

變壓器設(shè)計(jì)實(shí)例

備注：S3計(jì)算時(shí)，應(yīng)考慮反激變換器轉(zhuǎn)換效率eff，計(jì)算出的開關(guān)頻率fs更為精準(zhǔn)。