ここでは、PFM制御時のスイッチング周波数とPWMモード⇔PFMモードの切替り電流 確認方法を説明します。
DC/DCのスイッチング周波数ですが、ノイズに敏感なRF/オーディオ等のアプリケーションでは特に重要になります。
DC/DCから発生するノイズ(伝導/放射ノイズ)はスイッチング周波数のn次高調波が含まれるため、スイッチング周波数がシステムに影響を与えないようなDC/DCを選定することが重要となります。実機動作を行わずにスイッチング周波数を予想できれば、実機確認前にシステムに最適なDC/DCの選定を行うことができ、工数の削減に大きく貢献します。
1. シミュレーションの実行(IC選択 / 電源仕様の入力)
入力項目にシミュレーション条件を入力してシミュレーションを実行して下さい。
Step1. 製品の選択
Step2. 発振周波数の選択
Step3. 動作モードの選択
Step4. 電源仕様の入力 (Vin/Vout/Iout/周辺部品定数 etc)
2. PFM制御時のスイッチング周波数モード 確認方法
“Summary”タブ、“Switching frequency” タブ から、スイッチング周波数の確認を行えます。スイッチング周波数の出力電流依存性は、“Switching frequency” タブ を確認して下さい。
ここでは具体的な例として、PWM/PFM制御方式の昇圧DC/DC XC9142シリーズ 1.2MHzのスイッチング周波数を確認してみましょう。
Vin=3.3V/Vout=5Vの条件では、Iout=1μA時のスイッチング周波数が約580Hzであり、出力電流が増加するに伴いスイッチング周波数が増加していることがわかります。
3. PWM制御⇔PFM制御の切替り電流
次にPWM制御⇔PFM制御の切替り電流を確認します。
先ほどと同様に、PWM/PFM制御方式の昇圧DC/DC XC9142シリーズ 1.2MHzを例に、PWM制御⇔PFM制御の切替り電流を確認してみましょう。
出力電流が増えていき、スイッチング周波数がPWM制御の発振周波数に達したポイントが、PWM制御⇔PFM制御の切替り電流になります。
Vin=3.3V/Vout=5Vの条件では、Iout=約40mAでPWM制御⇔PFM制御の切替が発生していることがわかります。
注意点 : PFM制御でのスイッチング周波数の電源仕様依存性 / 実機ずれについて
以下の要因により、シミュレーションのスイッチング周波数と実機とのスイッチング周波数にはずれが生じる場合があります。シミュレーションのスイッチング周波数は大まかな目安としてご活用下さい。
1. 入力電圧/出力電圧/インダクタンス値による変動
同一ICでも入力電圧/出力電圧/インダクタンス値により、スイッチング周波数は変動します。
またICの制御方式により、入力電圧/出力電圧/インダクタンスによるスイッチング周波数の変動傾向が変わります。
そのため、検討される条件にてスイッチング周波数の傾向を十分確認を行って下さい。
2. シミュレーション結果と実機とのずれ
本シミュレーションでは、理想的なPFM動作を行うことを前提にシミュレーションを行っています。
しかしながら、実際の製品ではPFM制御時に スイッチングが連発打ちすることで、リップル電圧の重畳やスイッチング周波数がシミュレーション結果より低くなる場合があります。
またPFM制御とPWM制御の切替りがスムーズに行われない場合があります。