多功能集成与拓宽占空比发展下的PWM控制器

来源:电子发烧友网发布时间:2021-11-011305浏览

电子发烧友网报道（文/李宁远）在讨论电机时，经常会提到一个词“PWM”。PWM利用数字输出来对模拟电路进行控制，在逆变电路中应用尤为广泛，在许多领域中也都有所应用。PWM会对逆变电路开关器件的通断进行控制，使输出端得到一系列幅值相等的脉冲，用这些脉冲来代替正弦波或所需要的波形。
比如在电机的控制中，为了控制一个直流电机的转速，当然可以通过改变其两端电压来实现。但这种方法局限性太大，可调直流电源复杂且成本高。所以一般都会使用电压源提供直流电压，然后应用不同的驱动器控制不同的直流电机，其中驱动器对电机的调速控制就是利用PWM。在电机领域内，一般1k-30k的PWM频率较为普遍，6k-16k偏多。
因为PWM可以使用在多种电源拓扑结构上，所以市面上PWM控制器种类颇多，单端和双端有专门应用在推挽上的，有应用在反激式上的等等。这个领域还是大家耳熟能详的老牌厂商占据着市场，不管在宽占空比上还是开关频率覆盖上，或者是功耗大小上，都有较为明显的优势。

TPS7H5001-SP

TPS7H5001-SP是TI的一款防辐射的双输出PWM控制器，目前还未正式发布，但是从官方给出的产品信息来看绝对处于行业顶级水准。

（TPS7H5001-SP，TI）
TPS7H5001-SP针对基于硅和氮化镓功率半导体的DC-DC转换器进行了优化，充分利用了基于GaN的DC-DC转换器的面积缩减和高效率优势，从性能上来说就是在提高开关频率，减小器件尺寸的同时降低了功耗。
首先，该器件的占空比全覆盖最大为100%，在控制占空比的灵活性上无需赘述。开关频率覆盖从100 kHz到2 MHz，也是业内极高。TPS7H5001-SP集成的同步整流器控制输出和可编程的死区时间，用以实现高效率和高性能拓扑。在应用上，TPS7H5001-SP能够通过引脚使用外部时钟或内部振荡器按照用户编程的频率驱动。可编程的功能当然还不止这简单的一项，还包括了UVLO阈值，软启动和斜率补偿。
而功耗降低体现在器件以1 MHz运行时，工作电流不超过10mA。封装上则是22-pin的陶瓷双平面封装，尺寸很小。

ADP1974

ADP1974和同系列ADP1972是分别应用于双向同步和双向异步的PWM控制器。

（ADP1974，ADI）
ADP1974用于DC-DC双向应用，可以作为降压转换器或者升压转换器循环利用输入总线上电能。在电压上，ADP1974最高可以承受60V的工作电压，同时配置了片上5V的线性调节器。频率覆盖范围虽然没有100 kHz到2 MHz这么广，也能覆盖50 kHz到300 kHz，对于绝大多数电源系统已经适用。ADP1974因为内置了4V p-p PWM斜坡电压，PWM拥有很高的线性度。
ADP1974的占空比同样可以通过外部编程来控制，但暂不知晓其占空比有多宽，死区时间控制也被集成进了片内。峰值限流保护和软启动以及TSD热关断这些保护功能都被集成进芯片中，在稳定可靠性上没有一点漏洞。

ISL6726

ISL6726是一款单端电流模式的PWM控制器，在正激拓扑，不对称半桥拓扑上中有很广泛的应用。

（ISL6726，RENESAS）
ISL6726基于BiCMOS设计，先进的工艺给这个系列带来了极低的启动以及工作电流，在1MHz的最大开关频率工况下，ISL6726的启动电流也仅有125µA。这一性能在功耗上的领先是肉眼可见的。
在功能上可以运用精密振荡器对频率进行调整。ISL6726优秀工艺带来了极为精确的死区时间控制和占空比控制。与ADP1974内置固定的斜率补偿不同，ISL6726斜率补偿可通过编程控制，保持极高的PWM线性度。欠压锁定，软启动和超温保护，以及可调峰值和平均电流限制保护，同样保证了器件在高精度下的高稳定性。

小结

通用PWM控制器的生产工艺发展到Bi-CMOS技术，其关键设计参数得到了大幅改进。这些老牌厂商旗下的产品在提高宽占空比，提升频率覆盖，以及降低功耗这些方面都做到了精益求精。

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