基于系統(tǒng)兼容性的DC-DC開關(guān)電源芯片研究.pdf

1、DC-DC開關(guān)電源芯片具有效率高，輸出電流大等特點，已經(jīng)成為各種電子設(shè)備中不可或缺的重要器件。隨著電力電子技術(shù)的不斷發(fā)展，電子設(shè)備的軟硬件性能，復(fù)雜度和集成度都在不斷提高。良好的系統(tǒng)兼容性成為DC-DC開關(guān)電源芯片的發(fā)展趨勢。本文以提高DC-DC開關(guān)電源芯片的系統(tǒng)兼容性為目標，著力研究DC-DC開關(guān)電源芯片中的關(guān)鍵技術(shù)，并通過DC-DC芯片整體設(shè)計過程和投片測試結(jié)果進行驗證。本文主要創(chuàng)新點和研究成果包括：
　　(1)提出研究控制環(huán)

2、路基準方式的軟啟動電路。電路采用數(shù)模轉(zhuǎn)換架構(gòu)，通過串聯(lián)組合電阻和單位比例電流偏置提高軟啟動電壓線性度，并且采用新穎的開關(guān)電流鏡結(jié)構(gòu)降低數(shù)字開關(guān)噪聲。克服了現(xiàn)有軟啟動技術(shù)中軟啟動時間和集成度之間的矛盾。解決了線性度低和開關(guān)噪聲大的問題。提出的軟啟動技術(shù)通過一款0.6μm CDMOS工藝的高壓降壓DC-DC芯片實測驗證。
　　(2)提出變開關(guān)頻率的快速負載瞬態(tài)響應(yīng)電路。電路通過檢測誤差放大器輸出的變化，調(diào)節(jié)壓控振蕩器在負載瞬態(tài)時輸出開

3、關(guān)頻率，從而提高電感電流在負載瞬態(tài)時的變化速率。電路使用器件少，克服了現(xiàn)有負載瞬態(tài)響應(yīng)技術(shù)存在的電路復(fù)雜和集成度差的弊端。提出的快速負載瞬態(tài)響應(yīng)技術(shù)通過一款準備投片的0.6μm CDMOS工藝高壓降壓DC-DC芯片后仿真結(jié)果進行驗證。
　　(3)提出使能引腳復(fù)用的開環(huán)控制方式的開關(guān)頻率外同步電路。電路僅使用延遲單元和組合邏輯來實現(xiàn)對輸入芯片使能引腳的時鐘頻率范圍的檢測和使能信號的區(qū)分，控制內(nèi)部時鐘與外同步時鐘信號的切換，開關(guān)頻率被

4、外部時鐘直接且精確同步。電路實現(xiàn)結(jié)構(gòu)簡單，同步頻率精度高。解決現(xiàn)有鎖相環(huán)結(jié)構(gòu)的頻率外同步技術(shù)存在的頻率抖動、同步精度和集成度差的問題。提出的開關(guān)頻率外同步技術(shù)通過一款0.6μm CDMOS工藝高壓降壓DC-DC進行實測驗證。
　　(4)提出斜坡補償跟隨開關(guān)頻率變化的自適應(yīng)斜坡補償電路。電路使用電容固定電流充電結(jié)構(gòu)和組合邏輯實現(xiàn)對內(nèi)部時鐘信號頻率信息提取，并且轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的斜坡補償電流，實現(xiàn)斜坡補償隨開關(guān)頻率變化自適應(yīng)調(diào)整。解決了由于

5、不同開關(guān)頻率下電感值不同而造成的斜坡補償量過補償或者欠補償問題，保證了環(huán)路穩(wěn)定性的同時還具有較快的動態(tài)響應(yīng)特性。提出的開關(guān)頻率自適應(yīng)斜坡補償電路通過一款0.6μm CDMOS工藝高壓降壓DC-DC芯片進行實測驗證。
　　(5)提出負反饋環(huán)路控制的自舉驅(qū)動電路。電路通過檢測自舉驅(qū)動電壓差，并加入負反饋環(huán)路對自舉電容的充電電流和壓差進行精確控制，實現(xiàn)自舉驅(qū)動。自舉驅(qū)動電路直接使用輸入電源供電，提高了自舉驅(qū)動能力并且增長了自舉電壓充電時