基于紋波自適應關(guān)斷時間控制的單電感多輸出直流-直流轉(zhuǎn)換器的研究與設計.pdf

1、近幾年來以智能手機、平板電腦、電子書等為代表的新型便攜式電子設備已經(jīng)成為進一步深化技術(shù)革命的中堅力量。而作為消費者最關(guān)心的問題，便攜式設備的續(xù)航能力需要通過對其中不同的模塊分別提供與其所對應的寬負載范圍電源電壓來加以提升，但這也同時增加了電源管理模塊的實現(xiàn)成本。由于單電感多輸出直流-直流轉(zhuǎn)換器可以在僅使用一個片外電感的基礎(chǔ)上提供多個高轉(zhuǎn)換效率的輸出電壓，從而減小片外元件數(shù)量和產(chǎn)品成本，因此成為了直流轉(zhuǎn)換器的一個熱點研究方向。
　　

2、本論文研究了單電感多輸出轉(zhuǎn)換器的基本結(jié)構(gòu)與工作特性，并通過對目前現(xiàn)有的控制方法進行調(diào)研與總結(jié)，分析了多輸出結(jié)構(gòu)其本身存在的問題和現(xiàn)有控制方法的不足之處。在此基礎(chǔ)上，提出了一種基于紋波的自適應關(guān)斷時間控制方法來解決單電感多輸出轉(zhuǎn)換器中效率與交調(diào)之間的矛盾，并且該控制方法同時擁有較快的響應速度以及較小的實現(xiàn)復雜度。本論文還將該控制方法應用于一款降壓型單電感四輸出DC-DC轉(zhuǎn)換器進行芯片設計與測試，從而驗證該控制方法的穩(wěn)定性與實用性。

3、　　本論文設計的基于紋波自適應關(guān)斷時間控制的降壓型單電感四輸出DC-DC轉(zhuǎn)換器電路基于GF2P4M0.35μm CMOS工藝進行設計與流片驗證，并采用片外4.7μH的電感和10μF的輸出電容。測試結(jié)果顯示，轉(zhuǎn)換器的開關(guān)頻率在不同的輸入輸出情況下都能鎖定在1MHz開關(guān)頻率，同時各路輸出電壓紋波均小于30mV。對于動態(tài)特性而言，轉(zhuǎn)換器可以實現(xiàn)快速的負載響應且交調(diào)小于0.04mV/mA，而DVS響應的速度也達到50mV/μs。轉(zhuǎn)換器的峰值效率