AOT架構(gòu)Buck變換器中保護(hù)電路的研究與設(shè)計(jì).pdf

1、近年來，手機(jī)、平板電腦等電子產(chǎn)品更新?lián)Q代的速度越來越快，隨著其性能的不斷提升，它們對電源管理芯片在輸出電壓、功耗、安全性等諸多方面提出了更高的要求。在眾多的電源管理芯片中，AOT（自適應(yīng)導(dǎo)通時(shí)間）架構(gòu)的Buck變換器以其簡潔穩(wěn)定的控制環(huán)路、快速的瞬態(tài)響應(yīng)和相對穩(wěn)定的工作頻率正成為降壓型電源管理芯片中的主流類型。電源管理芯片對電子產(chǎn)品中的電能進(jìn)行轉(zhuǎn)換，保證其安全性是至關(guān)重要。在所有電源管理芯片的故障中，發(fā)生過流、過溫是最主要的兩種情況，可

2、能直接導(dǎo)致芯片被燒毀。為此，本文主要對AOT架構(gòu)的Buck變換器中的過流保護(hù)電路和過溫保護(hù)電路進(jìn)行了研究。
　　本論文首先對電源管理芯片及其保護(hù)電路的研究背景、近年來國內(nèi)外的最新研究成果和發(fā)展趨勢進(jìn)行了簡要的介紹，然后對電源管理芯片，尤其是AOT架構(gòu)Buck變換器的工作原理進(jìn)行了較為詳細(xì)的論述。
　　隨后，本論文對適用于AOT架構(gòu)Buck變換器的過流保護(hù)電路進(jìn)行了深入研究，針對現(xiàn)有的過流保護(hù)電路中MOS管RDS電流檢測中存在

3、的過流保護(hù)閾值隨溫度變化較大的問題，本論文對傳統(tǒng)MOS管RDS電流檢測中過流比較器輸入端的參考電壓VREF進(jìn)行了改進(jìn)，用一個(gè)PMOS管的漏源電壓VDS提供參考電壓給過流比較器，取代了通常使用的基準(zhǔn)電壓源。這樣使得溫度對載流子遷移率μ以及兩個(gè)MOS管的導(dǎo)通壓降的影響相互抵消，得到了一個(gè)基本不隨溫度變化的過流保護(hù)閾值，始終把電感電流限制在3.2A以下。
　　為了盡可能減小過流保護(hù)過程中電路的功耗，本論文還在限流方式中引入了打嗝模式(H

4、iccup Mode)，在短時(shí)間過流時(shí)采取恒定輸出電流的限流方式，一旦過流故障得到排除，輸出電流能迅速恢復(fù)正常;在長時(shí)間過流時(shí)采取降低輸出電流的限流方式，每隔一段時(shí)間重復(fù)進(jìn)行一次軟啟動(dòng)，大大降低了平均輸出電流，降低了功耗。
　　在過溫保護(hù)電路的設(shè)計(jì)中，本論文用工作在亞閾值區(qū)的MOSFET取代通常使用的BJT來產(chǎn)生PTAT正溫度系數(shù)電壓和CTAT負(fù)溫度系數(shù)電壓，降低了保護(hù)電路的靜態(tài)功耗至5uA。同時(shí)，在自偏置PTAT和CTAT電流源