AEE提升了低輸出電壓降壓轉(zhuǎn)換器的效率

一款名為自動效率增強 (AEE) 的全新電源轉(zhuǎn)換方法，可以以較低的輸出電壓提高平板電腦、服務(wù)器和固態(tài)硬盤等系統(tǒng)的電源效率。

每個電源設(shè)計人員面臨的一個常見挑戰(zhàn)就是用具有較低輸出電壓的降壓轉(zhuǎn)換器來實現(xiàn)高效率。例如，一個3.3V輸出電壓電源在滿負載情況下的效率可以達到91%，而1.8V版本的電源滿負載情況下的效率只有84%。這個效率的下降產(chǎn)生了比其它方式更高的運行溫度。而對于便攜式系統(tǒng)來說，這浪費了過多的電池電量。對于包含了這些電源的平板電腦、服務(wù)器，或者固態(tài)硬盤 (SSD) 的用戶來說，過熱的運行溫度或者較短的電池續(xù)航時間顯然是無法接受的。

需要一款全新的電源轉(zhuǎn)換方法在任何的輸出電壓下都保持高效率。作為此類方法中的一個，自動效率增強 (AEE) 在這種類型的系統(tǒng)中，以較低的輸出電壓提供較高效率。

效率為什么會下降？

較低輸出電壓情況下的效率下降與輸出功率的減少量直接相關(guān)，而此時的功率損耗并沒有相應(yīng)地減少。在一個降壓轉(zhuǎn)換器中，損耗被分為開關(guān)損耗與傳導(dǎo)損耗。開關(guān)損耗大多數(shù)情況下取決于輸入電壓、輸出電流，以及開關(guān)頻率。傳導(dǎo)損耗則與輸出電流和MOSFET電阻有關(guān)。由于輸出電壓并不是損耗量多少的主要決定因素，損耗的減少量要低于輸出功率的減少量。

較低的輸出電壓意味著更少的輸出功率，而輸出功率為輸出電流乘以輸出電壓。由于效率被定義為輸出功率除以輸出功率與損耗的和，較低的效率是由較低的輸出功率造成的—不過此時的損耗相同。

例如，提供6A輸出電流、功率損耗2W的3.3V輸出電壓電源產(chǎn)生的效率達到91%。同樣配置為1.8V輸出電壓的電源產(chǎn)生的損耗同樣為2W。由于輸出功率減少了，所以這個電源的效率為84%。當(dāng)配置為0.9V輸出時，2W的損耗只產(chǎn)生73%的效率。由于開關(guān)頻率、MOSFET電阻、輸出電流，以及輸入電壓在這個比較中保持恒定，所以損耗大致相同，而效率分別下降了7%和18%。

兩個效率更高的解決方案

輸入電壓和輸出電流由系統(tǒng)和負載確定；因此，它們是不能輕易改變的。電源設(shè)計人員需要降低開關(guān)頻率，或者是調(diào)節(jié)MOSFET電阻，以便在較低的輸出電壓情況下獲得更高效率。

通常情況下，由于目前大多數(shù)的降壓轉(zhuǎn)換器內(nèi)部都集成了高側(cè)和低側(cè)MOSFET，電源設(shè)計人員不太可能調(diào)節(jié)電阻值。雖然有可能使用多個降壓轉(zhuǎn)換器集成電路 (IC) —每一個都針對特定的輸出電壓進行優(yōu)化—而這對于IC設(shè)計來說通常不太現(xiàn)實。因此，市面上通常沒有此類器件。它還在物料清單 (BOM) 中產(chǎn)生了更多的IC，這也使系統(tǒng)設(shè)計變得復(fù)雜。

降低開關(guān)頻率可減少開關(guān)損耗并增加效率。在很多集成降壓轉(zhuǎn)換器中，有可能對頻率進行調(diào)節(jié)。然而，調(diào)節(jié)開關(guān)頻率通常需要重新計算輸出濾波器和環(huán)路補償電路。這就需要更多的設(shè)計工作和時間，對于系統(tǒng)中的不同輸出電壓電路，有可能需要不同的組件。而這樣做也同樣會增加BOM數(shù)量。

用AEE對開關(guān)頻率進行智能調(diào)節(jié)

在不需要設(shè)計人員干預(yù)的情況下，AEE在使用同樣的輸出濾波器和環(huán)路補償?shù)那闆r下，通過調(diào)節(jié)開關(guān)頻率來提高效率。根據(jù)輸入電壓與輸出電壓，對開關(guān)頻率進行自動調(diào)節(jié)，在保持控制環(huán)路穩(wěn)定性和輸出濾波器有效性的同時，盡可能地提高效率。無需將頻率設(shè)定在一個只針對特定運行條件而進行優(yōu)化的運行點上；運行期間，它對自身進行動態(tài)調(diào)節(jié)。圖1顯示的是針對3.3、1.8、0.9V輸出電壓電路的開關(guān)頻率，這些電路的負載電流為6A，輸入電壓范圍在6至15V之間。

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