頻率折返工作方式：逐漸降低頻率折返，及電流頻率二級折返保護

輸出短路保護固定頻率折返，折返工作頻率高，輸出短路保護效果會降低；折返工作頻率低，系統(tǒng)甚至進入到非連續(xù)工作模式，雖然保護效果好，但有可能導(dǎo)致輸出短路消除后輸出電壓無法恢復(fù)正常。

如圖1所示，輸入24V、輸出12V的 DCDC變換器，輸出短路時，固定折返頻率為正常工作頻率的1/16，系統(tǒng)進入到非連續(xù)工作模式。

圖1  1/16開關(guān)頻率折返

當(dāng)這個變換器從輸出過載6A切換到1A輸出負載時，合適外圍器件設(shè)計，系統(tǒng)輸出可以回到正常工作狀態(tài)，不合適外圍器件設(shè)計，系統(tǒng)輸出就無法回到正常工作狀態(tài)，如圖2、圖3所示?？梢钥吹剑狠敵鲐撦d為2A時，輸出電壓卻無法升高到正常值，一直工作在頻率折返工作模式。

圖2 輸出短路消除回到正常輸出電壓

圖3 輸出短路消除無法回到正常輸出電壓

因此，為了兼顧這些問題，現(xiàn)在很多峰值電流模式的電源IC及控制器，采用變頻率的頻率折返保護，主要有二種方式：線性連續(xù)降低頻率和非線性降低頻率。

1、線性連續(xù)降低頻率

系統(tǒng)檢測到輸出短路時，工作的開關(guān)頻率fs隨輸出電壓的降低，線性連續(xù)降低到一個較低的開關(guān)頻率，如圖4所示。

系統(tǒng)檢測輸出電壓，也就是FB管腳的電壓VFB，當(dāng) VFB電壓開始降低時，開關(guān)頻率從1000KHZ，逐漸線性連續(xù)降低，一直降低到200KHZ以下。由于頻率是線性連續(xù)降低，因此內(nèi)部設(shè)計復(fù)雜，成本升高。

圖4  線性逐漸降低頻率

2、非連續(xù)降低頻率

輸出短路時，VFB電壓下降，VFB電壓降低到不同值，工作頻率不一樣，但降低的頻率不是連續(xù)的，而且分頻關(guān)系，例如，正常工作時，VFB=1V，工作頻率為fs。輸出電壓下降，只要VFB>0.6V，工作頻率一直保持為fs。

輸出電壓繼續(xù)下降，0.4VFB<0.6V，工作頻率則降低，為正常工作頻率1/2，fs/2。

輸出電壓繼續(xù)下降，0.2VFB<0.4V，工作頻率降低到正常工作頻率1/4，fs/4。

輸出電壓繼續(xù)下降，VFB<0.2V，工作頻率降低到正常工作頻率1/8，fs/8。

這種方式可以提高抗瞬態(tài)負載干擾能力和輸出短路消除后輸出電壓恢復(fù)速度，而且其直接使用內(nèi)部振蕩器進行分頻，然后選擇相應(yīng)頻率降頻工作，設(shè)計簡單，成本低。

3、輸出短路二級折返保護

為了進一步提供輸出短路保護的可靠性、抗瞬態(tài)負載的干擾以及提高輸出短路消除后輸出電壓恢復(fù)的速度，可以采用二級折返保護：先使用過流折返保護，然后再進入頻率折返。

過流保護折返就是當(dāng)輸出短路時，VFB電壓下降到某一個值，降到50-70%VFB，峰值電流限流值也降低，例如，峰值電流限流值降低到原來的30-50%，而開關(guān)頻率并不降低。

若VFB電壓繼續(xù)下降，下降到20-40%VFB，開關(guān)頻率就開始降低，這種電流折返加頻率折返的工作方式稱為二級折返保護。

同時，這種方式可以進一步減少輸出短路時功率器件和電感的工作溫度，提高過流保護可靠性，具有更好的動態(tài)性能，降低瞬態(tài)過負載的恢復(fù)時間。

圖5  二級折返保

圖6  二級折返保護輸出電壓和頻率及FB管腳電流

圖5中，系統(tǒng)正常工作時，Q1、Q2都不導(dǎo)通，VFB=2.4V。若輸出過載或短路，VFB電壓下降，VFB電壓到1.7V時，Q2導(dǎo)通，將電壓誤差放大器的輸出電壓VC鉗位到原來最大值的1/2，相對于峰值電流限流值降低到原來的1/2；

若VFB繼續(xù)下降，下降到1V時, Q1導(dǎo)通將工作頻率降低，隨著VFB繼續(xù)下降，工作頻率也隨之線性連續(xù)降低。