基于PFM-PWM的高效同步升壓型DC-DC轉(zhuǎn)換器的設(shè)計(jì).pdf

1、隨著半導(dǎo)體技術(shù)的飛速發(fā)展，電子產(chǎn)品更新?lián)Q代的速度日新月異，而電源作為電子產(chǎn)品的動(dòng)力心臟也得到了長足的發(fā)展。國內(nèi)外市場對(duì)電源管理芯片的需求越來越大，對(duì)其各方面指標(biāo)要求更加嚴(yán)格，高性能、高效率、集成化和智能化是未來電源管理芯片發(fā)展的主要方向。現(xiàn)今全球提倡綠色環(huán)保、節(jié)能減排、發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)，因此具有高效率的DC-DC轉(zhuǎn)換器得到了廣泛的關(guān)注和研究。
　　本文首先對(duì)同步升壓型DC-DC轉(zhuǎn)換器的基本原理、環(huán)路控制方式及調(diào)制方式進(jìn)行了詳細(xì)分析，然

2、后對(duì)電流內(nèi)環(huán)和電壓外環(huán)的穩(wěn)定性及補(bǔ)償方法進(jìn)行了分析和研究。在此分析的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了一款基于PFM/PWM的高效同步升壓型DC-DC轉(zhuǎn)換器，輸入電壓范圍3.1V～4.2V，帶載范圍0～2.1A。本文設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)換器采用了同步整流，用 PMOS同步管代替肖特基續(xù)流二極管，極大地減小了導(dǎo)通損耗，提高了系統(tǒng)轉(zhuǎn)換效率。提出了一種根據(jù)輸入輸出電壓動(dòng)態(tài)調(diào)整的自適應(yīng)斜坡補(bǔ)償電路，保證電流環(huán)穩(wěn)定的同時(shí)有效解決了一次線性斜坡補(bǔ)償帶來的過補(bǔ)償及降低系統(tǒng)帶載能力的問

3、題。針對(duì)同步升壓型DC-DC轉(zhuǎn)換器在上電啟動(dòng)過程易產(chǎn)生過沖的問題，設(shè)計(jì)了一種適用于同步升壓型DC-DC轉(zhuǎn)換器的新穎軟啟動(dòng)電路，整個(gè)軟啟動(dòng)過程分為開環(huán)鏡像電流充電和閉環(huán)開關(guān)軟啟動(dòng)兩個(gè)階段，使轉(zhuǎn)換器可以帶重載啟動(dòng)，并且在0～2.1A的負(fù)載范圍內(nèi)無過沖平緩啟動(dòng)。轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)了PFM和PWM模式自動(dòng)切換電路，保證負(fù)載變化過程中PFM和PWM之間的切換能夠順利的進(jìn)行，不會(huì)出現(xiàn)輸出電壓的振蕩。帶重載時(shí)，轉(zhuǎn)換器處在PWM工作模式，系統(tǒng)對(duì)輸入電壓、負(fù)載及

4、電路內(nèi)部參數(shù)的變化能夠快速響應(yīng)，效率較高。輕載工作時(shí)，轉(zhuǎn)換器自動(dòng)切換到PFM調(diào)制方式，跳過部分周期不進(jìn)行開關(guān)動(dòng)作，減少了開關(guān)動(dòng)作帶來的驅(qū)動(dòng)損耗和開關(guān)損耗，提高了輕載轉(zhuǎn)換效率。為了使輕載時(shí)電感電流過零后不出現(xiàn)電流倒流而造成不必要的功率損耗，設(shè)計(jì)了過零檢測(cè)比較器，當(dāng)電感電流過零時(shí)及時(shí)關(guān)斷 PMOS同步管，避免電流倒流，使轉(zhuǎn)換器在全負(fù)載范圍內(nèi)具有較高的效率，最高可達(dá)到93％。同時(shí)轉(zhuǎn)換器集成了欠壓保護(hù)、過溫保護(hù)、過流保護(hù)、短路保護(hù)和輸出過壓保護(hù)