新品推出背景

圖 1 | 浮地 BuckIC電路拓?fù)?/p>

高壓浮地 Buck 電源管理方案憑借其設(shè)計簡單、成本低廉等優(yōu)勢，被廣泛應(yīng)用于家居家電、工業(yè)自動化等領(lǐng)域。但受限于電路架構(gòu)的局限性，存在輸出調(diào)整率差、動態(tài)差和待機(jī)功耗高等問題，難以滿足部分高精度輸出應(yīng)用需求。如上圖所示，為了便于驅(qū)動 N 型 MOSFET，浮地 Buck 電源管理 IC（后文簡稱浮地 Buck IC）的參考與輸出電壓不共地。

圖 2 | 典型浮地 Buck IC 的控制框架

上圖為典型浮地 Buck 的控制框架，當(dāng) Buck 續(xù)流二極管導(dǎo)通時，浮地 Buck IC 可以獲得表征輸出電壓的反饋信號 VFB。

其中，VFR為續(xù)流二極管的壓降，VFF為反饋二極管的壓降。因二極管壓降受個體差異、溫度及電流變化的影響較大，反饋信號 VFB和輸出電壓 Vo之間存在誤差，這是造成浮地 Buck 方案輸出調(diào)整率差的根本原因。

圖 3 | 典型浮地 Buck IC 的環(huán)路控制框圖

上圖為典型浮地 Buck IC 的環(huán)路控制框圖。從控制理論角度分析，環(huán)路的直接控制對象是 VFB，由于 Vo與 VFB在特定時間段內(nèi)存在確定的函數(shù)關(guān)系，因此可以通過 VFB間接實現(xiàn)對輸出電壓的穩(wěn)定控制（前文已經(jīng)論述，只是相對穩(wěn)定）。然而，VFB與 Vo之間的這種函數(shù)關(guān)系僅在每個開關(guān)周期續(xù)流二極管導(dǎo)通期間成立，這意味著反饋采樣存在開關(guān)周期級別的延遲，在頻域中可用

表示。這一延遲顯著降低了環(huán)路的響應(yīng)速度，導(dǎo)致系統(tǒng)的動態(tài)性能變差。

延遲環(huán)節(jié)

表明，工作周期越長，延遲越大。因此，常規(guī)浮地 Buck IC 不得不設(shè)置最小工作周期，制約了待機(jī)功耗的進(jìn)一步降低。

綜上所述，浮地 Buck IC 的上述性能局限，其根源均可歸結(jié)于反饋采樣方式的固有缺陷。

KPE32622P 預(yù)研產(chǎn)品介紹

針對浮地 Buck IC 現(xiàn)有的性能局限，必易微預(yù)研了新一代產(chǎn)品 —— KPE32622P。

一、設(shè)計架構(gòu)

圖 4 | 預(yù)研產(chǎn)品 KPE32622P 設(shè)計架構(gòu)

KPE32622P 采用實地反饋 + 浮地控制的架構(gòu)，這一架構(gòu)從根本上規(guī)避了傳統(tǒng)浮地 Buck IC 反饋采樣方案的局限性。

低壓側(cè) (Low side) 實地采樣部分實時采樣輸出電壓，經(jīng)過環(huán)路補(bǔ)償后，把電信號傳送到高壓側(cè) (High side) 浮地控制部分，由浮地部分控制 MOSFET 開通和關(guān)斷。芯片采用直接輸出電壓采樣方式，大幅優(yōu)化輸出調(diào)整率，配合實時采樣與控制，有效改善動態(tài)響應(yīng)，更支持 Burst Mode 工作模式，實現(xiàn)更低待機(jī)功耗。

二、產(chǎn)品特性

圖 5 | 預(yù)研產(chǎn)品 KPE32622P 典型電路圖

表 1 | 預(yù)研產(chǎn)品 KPE32622P 典型功率表

產(chǎn)品特性：

高精度 12V 輸出

超低待機(jī)功耗

集成 650V 高壓 MOSFET

集成高壓啟動電路

內(nèi)部保護(hù)功能：

輸入欠壓保護(hù) (Line BOP)

過載保護(hù) (OLP)

逐周期電流限制 (OCP)

輸出過壓保護(hù) (OVP)

三、實測性能

為驗證該架構(gòu)的實際性能提升效果，我司搭建了標(biāo)準(zhǔn)測試平臺。采用 90~265Vac 輸入、12V 500mA 輸出的 Buck 電源，以傳統(tǒng)浮地 Buck IC KP32622 作為對照，開展了全面的性能實測。

圖 8 | 預(yù)研產(chǎn)品 KPE32622P 原理圖

表 2 | 動態(tài)紋波

圖 11 | 待機(jī)功耗

（注：預(yù)研產(chǎn)品 KPE32622P 假負(fù)載 100kΩ，傳統(tǒng)的浮地 Buck IC KP32622 假負(fù)載 4.3kΩ）

測試結(jié)果清晰地表明，相比傳統(tǒng)的浮地 Buck IC，KPE32622P 的調(diào)整率、動態(tài)和待機(jī)性能都有顯著提升，在高精度、低功耗的應(yīng)用場景中將展現(xiàn)出巨大潛力。

四、應(yīng)用展望

KPE32622P 采用了新穎的實地反饋 + 浮地控制的架構(gòu)，相比普通高壓浮地 Buck 產(chǎn)品，可提供更高的輸出精度和更低的待機(jī)功耗，旨在為高性能要求的應(yīng)用提供新型解決方案。KPE32622P 默認(rèn)提供 12V 輸出電壓，也可修改為 5V、15V 或 18V 輸出電壓。

首發(fā)體驗官招募

KPE32622P 目前處于預(yù)研階段，已有初步工程樣品。為進(jìn)一步打磨產(chǎn)品細(xì)節(jié)、貼合市場真實需求，如果您對這款產(chǎn)品感興趣，我們誠摯地邀請您成為我們的首發(fā)體驗官，我們希望聽到您的意見，并開啟一段產(chǎn)品共創(chuàng)之旅！

關(guān)于必易微

深圳市必易微電子股份有限公司（股票代碼：688045）是一家高性能模擬及數(shù)模混合集成電路供應(yīng)商，以電源管理、電機(jī)驅(qū)動、電池管理為核心，融合感知與控制技術(shù)，為能源與電力、家居家電、工業(yè)自動化、智能物聯(lián)等領(lǐng)域客戶提供一站式芯片解決方案與系統(tǒng)集成服務(wù)。