能效自動(dòng)增強(qiáng)在輸出電壓較低時(shí)也能讓降壓轉(zhuǎn)換器保持高能效

　　傳統(tǒng)上，在降壓 DC/DC 轉(zhuǎn)換器中，在將輸出電壓配置為較低值時(shí)，功率轉(zhuǎn)換效率也會(huì)降低。 例如，對(duì)于 12 V 輸入轉(zhuǎn) 3.3 V 輸出的降壓 DC/DC 轉(zhuǎn)換器，在滿載時(shí)可以提供 90% 以上的能效。 同樣的轉(zhuǎn)換器，當(dāng)輸出電壓配置為 1.8 V 時(shí)，即使采用類似的輸入特征，在滿載時(shí)也只能實(shí)現(xiàn)低于 84% 的能效。 隨著進(jìn)一步將輸出電壓配置為更低的值，相同的輸入參數(shù)獲得的性能也會(huì)持續(xù)降低。 結(jié)果就是，因?yàn)楦叩膿p耗而在封裝內(nèi)產(chǎn)生更多的功率耗散，從而造成溫度升高。 這不是我們所期望的，特別是用在象筆記本電腦、平板電腦和固態(tài)驅(qū)動(dòng)器 （SSD） 之類電池供電產(chǎn)品中，因?yàn)楦吖ぷ鳒囟葧?huì)干擾產(chǎn)品性能。

　　為解決這一問(wèn)題，Texas Instruments 的工程師們開(kāi)發(fā)出了一種稱作“能效自動(dòng)增強(qiáng)”或“AEE”的新型功率轉(zhuǎn)換方法。 即使將輸出電壓配置得很低，這一專有技術(shù)也能讓降壓 DC/DC 轉(zhuǎn)換器保持高能效。 換言之，不管輸出電壓如何變化，功率轉(zhuǎn)換效率始終保持高水平。

　　能效下降

　　但是在介紹 AEE 前，讓我們先看看是什么造成能效下降。 TI 的應(yīng)用工程師 Chris Glaser 在其《AEE 提升了較低輸出電壓降壓轉(zhuǎn)換器的能效》1 一文中解釋了這種效率下降的原因。 據(jù) Glaser 所述，配置較低的輸出電壓下導(dǎo)致降壓轉(zhuǎn)換器能效下降的直接原因是，輸出功率降低了，功耗卻沒(méi)有相應(yīng)減少。

　　在開(kāi)關(guān)模式電源中，功耗一般包括開(kāi)關(guān)損耗和傳導(dǎo)損耗。 眾所周知，開(kāi)關(guān)損耗取決于輸入電壓、輸出電流和開(kāi)關(guān)頻率，而傳導(dǎo)損耗則由輸出電流和 MOSFET 的導(dǎo)通電阻決定。 因此輸出電壓不是轉(zhuǎn)換器整體損耗的影響因素，但輸入電壓相同時(shí)，輸出功率，即輸出電壓與輸出電流的乘積，肯定會(huì)隨輸出電壓下降而下降。 所以功耗相同時(shí)，能效必然會(huì)隨轉(zhuǎn)換器配置的輸出電壓下降而下降，因?yàn)椤澳苄?=（輸出功率）/（輸出功率 + 損耗）”。

　　現(xiàn)在，依據(jù) TI 的這篇文章，開(kāi)關(guān)損耗可以通過(guò)降低轉(zhuǎn)換器配置為低電壓時(shí)的開(kāi)關(guān)頻率來(lái)減少，從而提升能效。 但是重新設(shè)計(jì)輸出濾波器和回路補(bǔ)償電路要耗費(fèi)不少的工作量。 Glaser 指出“這需要在設(shè)計(jì)上花費(fèi)更多時(shí)間和精力，并且系統(tǒng)中輸出電壓不同的電路可能需要不同的元件，因此可能增加物料 （BOM） 成本。”