高效率大負(fù)載高集成電源芯片設(shè)計(jì)技術(shù)研究.pdf

1、伴隨著微電子技術(shù)以及半導(dǎo)體工藝的迅猛發(fā)展，電源管理類(lèi)芯片已廣泛應(yīng)用于通信網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算機(jī)以及汽車(chē)電子等諸多產(chǎn)品領(lǐng)域。近年來(lái)，高效率、大負(fù)載、高集成成為DC-DC變換器的新趨勢(shì)。本文緊跟市場(chǎng)發(fā)展動(dòng)向，從以上應(yīng)用角度出發(fā)，著力研究降壓型DC-DC涉及的關(guān)鍵技術(shù)以及電路結(jié)構(gòu)，解決相關(guān)技術(shù)難題。研究成果包括：
　　 1、優(yōu)化PWM控制結(jié)構(gòu)提高輕負(fù)載效率
　　 提出了一種有效提高輕負(fù)載效率的省電模式結(jié)構(gòu)，通過(guò)在待機(jī)狀態(tài)與固定峰值兩種狀

2、態(tài)間反復(fù)切換工作，大大降低了輕負(fù)載時(shí)的平均靜態(tài)損耗以及開(kāi)關(guān)損耗，實(shí)現(xiàn)了全負(fù)載范圍內(nèi)的高效率，延長(zhǎng)了電池的使用時(shí)間，利于便攜式應(yīng)用。
　　 2、消除斜坡補(bǔ)償對(duì)帶載影響
　　 提出了一種消除斜坡補(bǔ)償對(duì)帶載影響的新方法。通過(guò)提高箝位電壓，增加環(huán)路檢測(cè)電感電流的真實(shí)最大值，并進(jìn)行限制保護(hù)，從而克服了占空比變化對(duì)峰值電流和帶載能力的影響。同時(shí)通過(guò)計(jì)數(shù)器的數(shù)字方式實(shí)現(xiàn)了對(duì)箝位電壓的自動(dòng)控制，避免了箝位電壓過(guò)高造成的響應(yīng)速度過(guò)慢問(wèn)題。

3、
　　 3、新穎的電流采樣電路
　　 提出了一種新穎的CMOS片上電流采樣電路。該電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于集成，功率損耗小，且通過(guò)MOSFET的匹配使采樣比例幾乎不受溫度、模型以及電源電壓變化影響。并通過(guò)進(jìn)一步的優(yōu)化設(shè)計(jì)，使得響應(yīng)速度更快，工作電壓進(jìn)一步降低。該電路可實(shí)現(xiàn)較小的采樣比例，適用于低壓大電流應(yīng)用。
　　 4、實(shí)現(xiàn)片內(nèi)頻率補(bǔ)償
　　 提出了一種適用于電流模DC-DC的片內(nèi)頻率補(bǔ)償結(jié)構(gòu)。針對(duì)其采用低ES

4、R陶瓷輸出電容的特點(diǎn)，通過(guò)片內(nèi)集成的阻容網(wǎng)絡(luò)，完成了環(huán)路的頻率補(bǔ)償，克服了穩(wěn)定性對(duì)輸出負(fù)載的依賴(lài)，減少了芯片引腳，節(jié)省了PCB面積，實(shí)現(xiàn)了芯片的高穩(wěn)定性。同時(shí)通過(guò)優(yōu)化反饋網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了交越頻率不隨輸出電壓變化，進(jìn)一步改進(jìn)了階躍響應(yīng)。
　　 5、片內(nèi)軟啟動(dòng)電路設(shè)計(jì)
　　 提出了兩種可片內(nèi)集成的軟啟動(dòng)電路。第一種是臺(tái)階軟啟動(dòng)方法，通過(guò)控制箝位電壓臺(tái)階狀上升實(shí)現(xiàn)電感電流的逐步增大；第二種是線性軟啟動(dòng)方法，通過(guò)芯片內(nèi)部振蕩器產(chǎn)

5、生的窄脈沖信號(hào)，控制微電流對(duì)片內(nèi)電容進(jìn)行間歇充電，得到了近似線性上升的電壓信號(hào)，并利用復(fù)合比較器實(shí)現(xiàn)了對(duì)峰值電流的限制，避免了浪涌電流。兩種方法占用面積均很小，適于片內(nèi)集成。
　　 6、抗干擾電流采樣電路
　　 提出了一種CMOS片上抗干擾電流采樣電路。該電路基于廣泛采用的傳統(tǒng)電流采樣結(jié)構(gòu)，通過(guò)增加片內(nèi)電容以及單穩(wěn)電路，提高了采樣電路的抗噪性能。并通過(guò)引入電流失調(diào)，使得響應(yīng)速度更快。該結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單實(shí)用，易于集成，適用于單片集