在AC-DC轉(zhuǎn)換器的設(shè)計(jì)領(lǐng)域，輕載效率優(yōu)化始終是核心挑戰(zhàn)。當(dāng)負(fù)載電流低于額定值的10%時(shí)，傳統(tǒng)PWM控制模式下開關(guān)損耗與靜態(tài)電流占比可超過50%，導(dǎo)致轉(zhuǎn)換器在待機(jī)或低功耗場景下效率驟降。為突破這一瓶頸，突發(fā)模式(Burst Mode)與跳周期控制(Skip Cycle)作為兩大主流技術(shù)路徑，通過動(dòng)態(tài)調(diào)整開關(guān)行為實(shí)現(xiàn)效率躍升。本文將從技術(shù)原理、性能特征、應(yīng)用場景三個(gè)維度展開深度對比。

一、脈沖策略的差異化設(shè)計(jì)

突發(fā)模式采用“脈沖簇+深度休眠”的間歇工作機(jī)制。當(dāng)輸出電流低于閾值(如10%額定負(fù)載)時(shí)，控制器以固定頻率(如100kHz)輸出3-10個(gè)開關(guān)脈沖，隨后進(jìn)入休眠期。在此期間，開關(guān)管完全關(guān)閉，僅依賴輸出電容維持負(fù)載供電，直至電壓跌落至下限閾值再喚醒。這種策略將有效開關(guān)頻率降低至脈沖簇頻率的1/10至1/100，使48V→12V/100A服務(wù)器電源在5%負(fù)載下的效率從72%提升至88%，空載功耗從1.2W降至0.3W。

跳周期控制則通過“選擇性跳過開關(guān)周期”實(shí)現(xiàn)頻率與負(fù)載的線性匹配?？刂破鞲鶕?jù)實(shí)時(shí)負(fù)載電流動(dòng)態(tài)調(diào)整開關(guān)頻率，當(dāng)電流低于閾值時(shí)，每N個(gè)時(shí)鐘周期跳過1個(gè)開關(guān)周期。例如，在24V→5V/10A工業(yè)電源中，采用跳頻技術(shù)后20%負(fù)載下的效率從82%提升至89%，輸出紋波從50mV降至30mV。其核心優(yōu)勢在于避免深度休眠，在保持較快動(dòng)態(tài)響應(yīng)的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)導(dǎo)通損耗與開關(guān)損耗的最優(yōu)平衡。

二、效率、紋波與動(dòng)態(tài)響應(yīng)的三角博弈

在效率表現(xiàn)上，突發(fā)模式在極輕載(<5%)場景下優(yōu)勢顯著。以TI UCC28600準(zhǔn)諧振控制器為例，其綠色模式(突發(fā)模式變體)在空載時(shí)可將功耗壓縮至18mW，較傳統(tǒng)PWM模式降低82%。而跳周期控制在中等輕載(5%-30%)區(qū)間效率更優(yōu)，ADI LTC3883數(shù)字電源芯片通過固件實(shí)現(xiàn)模式無縫切換，在20%負(fù)載下效率提升達(dá)7個(gè)百分點(diǎn)。

輸出紋波控制是兩者核心差異點(diǎn)。突發(fā)模式因長休眠期導(dǎo)致電容放電，輸出紋波峰峰值可達(dá)20mV以上，在48V→12V系統(tǒng)中甚至需要增大輸出電容至470μF以抑制紋波。跳周期控制通過維持連續(xù)開關(guān)動(dòng)作，紋波幅度通?？刂圃?0mV以內(nèi)，更適合對電壓穩(wěn)定性要求嚴(yán)苛的通信基站電源場景。

動(dòng)態(tài)響應(yīng)能力方面，突發(fā)模式因深度休眠可能引發(fā)100μs級的恢復(fù)延遲。為解決此問題，TI TMS320F2803x數(shù)字控制器引入電壓前饋補(bǔ)償，將過沖/跌落恢復(fù)時(shí)間縮短至10μs。跳周期控制則通過保留部分開關(guān)周期，天然具備更快的響應(yīng)速度，在負(fù)載突變測試中表現(xiàn)出更優(yōu)的瞬態(tài)特性。

三、從消費(fèi)電子到工業(yè)電源的適配選擇

在消費(fèi)電子領(lǐng)域，突發(fā)模式成為手機(jī)充電器、筆記本電腦適配器的標(biāo)配方案。其超低空載功耗(<30mW)完美契合歐盟CoC V5和美國DoE Level VI能效標(biāo)準(zhǔn)。例如，Eggtronic QuarEgg架構(gòu)通過強(qiáng)制零電壓開關(guān)(ZVS)技術(shù)，使75W適配器在待機(jī)模式下功耗低于18mW，同時(shí)保持92%的輕載效率。

工業(yè)電源場景更傾向跳周期控制的漸進(jìn)式調(diào)節(jié)特性。在24V工業(yè)總線供電系統(tǒng)中，ADI LTC3883通過分段跳頻策略，在10%-30%負(fù)載區(qū)間動(dòng)態(tài)調(diào)整跳頻比例，既避免突發(fā)模式的紋波問題，又克服傳統(tǒng)PWM在30%負(fù)載以下效率斷崖式下跌的缺陷。對于需要快速動(dòng)態(tài)響應(yīng)的伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，Infineon XMC4800系列數(shù)字控制器通過雙環(huán)路控制技術(shù)，在跳周期模式下實(shí)現(xiàn)50μs內(nèi)的負(fù)載階躍響應(yīng)。

四、技術(shù)融合：第三代半導(dǎo)體與數(shù)字控制的協(xié)同創(chuàng)新

隨著GaN、SiC等寬禁帶器件的普及，兩種技術(shù)的物理邊界正在消融。TI UCC28780反激控制器集成GaN FET驅(qū)動(dòng)，將突發(fā)模式的開關(guān)頻率提升至500kHz，在縮小磁性元件體積的同時(shí)，通過零電壓開關(guān)(ZVS)將開關(guān)損耗降低75%。數(shù)字控制技術(shù)的引入則實(shí)現(xiàn)了更精細(xì)的模式切換，ADI ADP1074通過機(jī)器學(xué)習(xí)算法預(yù)測負(fù)載變化趨勢，提前0.5ms預(yù)調(diào)整控制參數(shù)，使模式切換能量損耗降低90%。

在電磁兼容(EMC)設(shè)計(jì)方面，突發(fā)模式的低頻開關(guān)動(dòng)作(<20kHz)可能引發(fā)可聞噪聲。Infineon IRS2505L采用頻率抖動(dòng)技術(shù)，在突發(fā)模式中引入±5kHz隨機(jī)調(diào)制，將噪聲能量分散至超聲頻段。跳周期控制則通過優(yōu)化電感設(shè)計(jì)(如將電感值從10μH降至4.7μH)匹配跳頻范圍，有效抑制頻率跳躍引發(fā)的電流波動(dòng)。

五、智能化與自適應(yīng)控制

下一代AC-DC轉(zhuǎn)換器將向全負(fù)載范圍自適應(yīng)優(yōu)化演進(jìn)。TI UCD3138數(shù)字電源芯片已實(shí)現(xiàn)突發(fā)模式與跳周期控制的硬件級融合，通過實(shí)時(shí)監(jiān)測輸入電壓、輸出電流、溫度等12維參數(shù)，自動(dòng)選擇最優(yōu)工作模式。隨著碳化硅MOSFET成本的下降，基于ZVS的混合控制架構(gòu)將進(jìn)一步突破效率瓶頸，預(yù)計(jì)到2026年，75W以下適配器的全負(fù)載效率曲線將趨近于理論極限值。

在這場效率革命中，突發(fā)模式與跳周期控制并非替代關(guān)系，而是互補(bǔ)共生的技術(shù)生態(tài)。前者以深度休眠實(shí)現(xiàn)極致空載效率，后者用漸進(jìn)調(diào)節(jié)保障動(dòng)態(tài)性能，兩者在數(shù)字控制框架下融合創(chuàng)新，正推動(dòng)AC-DC轉(zhuǎn)換器向更高功率密度、更低待機(jī)功耗、更智能自適應(yīng)的方向持續(xù)進(jìn)化。