Twee soorten schakelende voedingen:
Hoogfrequent schakelende voeding (HF-SMPS)
HF-SMPS is een zeer efficiënte, zeer robuuste voedingsmodus die vaak wordt gebruikt in elektronische apparaten zoals communicatie voor LDO-voeding van energiebeheerchips (PMIC’s), 1.8v logische circuits, RF-circuits en externe belastingen. HF-SMPS ondersteunt geen feedback op afstand, dus uitgangscondensatoren moeten dicht bij de chippinnen worden geplaatst. Aangezien de HF-SMPS de stroom schat aan de hand van het spanningsverschil over de inductor, zal het op afstand plaatsen van de condensator de DCR van de feedbacklus verhogen, waardoor fouten worden veroorzaakt.
Snelle voorbijgaande schakelende voeding (FT-SMPS)
FT-SMPS is een zeer nauwkeurige, snelle transiënte respons-voedingsmodus die ondersteuning biedt voor het voeden van applicatieprocessors, GPU’s, CORE’s, modems, enz. FT-SMPS ondersteunt meerfasige schakelende voedingen en ondersteunt differentiële feedback op afstand om dynamische belastingafsluiting te detecteren, zodat de uitgangscondensatoren dicht bij de belastingszijde worden geplaatst. De feedbackmodi van HF-SMPS en FT-SMPS worden weergegeven in figuur 1.
Bedrijfsmodus:
PWM-modus (Pulsbreedtemodulatie)
Wanneer het circuit met gemiddelde belasting of zware belasting werkt, bevindt de voeding zich in de PWM-modus wanneer de inductorstroom continu is. De schakelfrequentie is geoptimaliseerd voor transiënte respons, rimpel, efficiëntie, externe apparaten en andere factoren om de beste prestaties van de voeding te verkrijgen. Afhankelijk van het feit of de inductorstroom continu is, kan de PWM-modus worden onderverdeeld in constante geleidingsmodus (CCM) en discontinue geleidingsmodus (DCM), de spannings- en stroomgolfvormen weergegeven in figuur 2, figuur 3. In detail is DCM-modusoscillatie in het vorige artikel “BUCK-voedingsoscillatieprincipe” uitgelegd. Hier wordt het niet geïntroduceerd.
Puls-skip PWM-modus (Puls-skip PWM)
Wanneer de schakeling onder lichte belasting werkt, is het rendement in PWM-modus erg laag (MOS-geleiding, schakelverliezen domineren), dus het rendement wordt verbeterd door enkele onnodige pulsen over te slaan (verminder het aantal schakelingen). Omdat de skip-puls nog steeds deel uitmaakt van de PWM-modus, blijft de rimpel van de uitgangsspanning ondiep. De golfvorm van de puls-overslaande PWM-modus wordt getoond in figuur 4, waar de frequentie van elke puls constant is, maar de werkcyclus geleidelijk afneemt.
PFM-modus (Pulsfrequentiemodulatie)
PWM-modus is een pulsmodus met constante frequentie; HF-SMPS en FT-SMPS ondersteunen ook de PFM-modus, de pulsfrequentievariabele. Vanwege de mogelijkheid om zowel de schakelverliezen als de stroomverliezen op de grond te verminderen, is de PFM-modus efficiënter bij lichte belastingen. Zoals weergegeven in figuur 5, zien we dat de PFM-modus vergelijkbaar is met de springpuls PWM-modus die hierboven is beschreven, behalve dat de pulsfrequentie variabel is in de PFM-modus. De uitgangsspanningsrimpel van PFM is de grootste in vergelijking met de hierboven genoemde modi.
Automatische modus
Auto-modus is een mechanisme dat automatisch de bedrijfsmodus van het circuit schakelt tussen PWM en PFM volgens de veranderende belasting zonder tussenkomst van software. De PMIC’s die in de huidige smartphones worden gebruikt, beschikken over het algemeen over deze functie. Zoals weergegeven in afbeelding 6, veranderen PFM en PWM ook wanneer de uitgangsstroom verandert tussen 40mA en 400mA. Om te voorkomen dat de uitgangsspanning in de PFM-modus daalt, verhoogt de controller automatisch de uitgangsspanning van de PFM; deze balans is alleen beschikbaar in HF-SMPS voedingen.
HC-PFM-modus (Hoge stroom PFM) )
HC-PFM-modus is een korte PFM-modus die optreedt tijdens de PFM-naar-PWM-conversie. Wanneer het circuit in PFM-modus werkt, wordt de belasting plotseling verergerd, waardoor de uitgangsspanning daalt. Omdat het onmogelijk is om snel naar de PWM-modus over te schakelen, is er enige tijd nodig om het PWM-circuit op te warmen. Om dit opwarmproces te voorkomen, zal de uitgangsspanning te laag zijn, waardoor de PFM-stroom tussen de normale PFM en PWM wordt geregeld; dit proces van enkelen van ons wordt HC-PFM genoemd, zoals weergegeven in figuur 7.
Uitgangsspanning en rimpelmeting
In de P0-backboard-foutopsporing van de ontwikkeling van mobiele telefoons, heeft de test van de integriteit van de voeding de hoogste prioriteit, die voornamelijk de opstarttiming van elke voeding omvat, de voedingsspanning in verschillende toestanden van de telefoon, de voeding met zware belasting rimpel en de spoelstroom.
Tijdens het meten moeten we op de volgende punten letten:
- De spanningsmeting moet worden geselecteerd op de belastingscapaciteit; de grond moet dicht bij de grond worden geselecteerd.
- De oscilloscoop moet worden afgestemd op de bandbreedtelimiet van 20 MHz.
- Probeer een korte grondsonde te gebruiken; de algemene leverancier raadde aan om RF-coaxkabel op maat te gebruiken, maar vanwege de kosten en complexiteit. Over het algemeen meten we en zijn gevoelige voeding alleen bij gebruik, naast het gebruik van grondveren is dit ook een goede keuze.
