多模式DC-DC變換器高效模式切換技術(shù)研究.pdf

1、隨著金融海嘯的退去，全球半導(dǎo)體市場(chǎng)逐步回暖，中國(guó)已經(jīng)成為全球最大的半導(dǎo)體市場(chǎng)。預(yù)計(jì)未來(lái)幾年中國(guó)的電源管理芯片市場(chǎng)將急速擴(kuò)張。而在各國(guó)都在積極研究如何提高能源使用效率的背景下，如何提高電源管理芯片的轉(zhuǎn)換效率的研究變得非常迫切。
　　本文基于對(duì)模式切換技術(shù)的分析，設(shè)計(jì)了一款基于90nm1P7M CMOS工藝的多模式DC-DC Buck變換器芯片，并著重研究調(diào)制模式之間的切換技術(shù)。該芯片設(shè)計(jì)的輸入電壓范圍為2.7V至4.2V，輸出電壓為

2、0.7V至1.8V動(dòng)態(tài)可調(diào)，由內(nèi)建DAC控制，步進(jìn)為25mV，芯片的開(kāi)關(guān)頻率為2MHz，負(fù)載電流能力1A，芯片能在-40℃-125℃范圍內(nèi)正常工作。系統(tǒng)采用PSM和PWM兩種調(diào)制模式，使系統(tǒng)能在整個(gè)負(fù)載能力范圍內(nèi)都具有較高的轉(zhuǎn)換效率，PWM調(diào)制模式有 CCM和 DCM兩種工作模式。系統(tǒng)具有軟啟動(dòng)功能，并設(shè)有過(guò)溫保護(hù)、過(guò)流保護(hù)和欠壓保護(hù)模塊，芯片采用同步整流技術(shù)和電壓前饋技術(shù)，同步整流技術(shù)能顯著提高變換器的轉(zhuǎn)換效率，電壓前饋技術(shù)可以改變系

3、統(tǒng)在輸入電壓改變時(shí)的瞬態(tài)響應(yīng)能力。同時(shí)死區(qū)時(shí)間控制模塊可以保證主開(kāi)關(guān)MOS管和同步整流MOS管在不交疊的時(shí)鐘下交替導(dǎo)通。功率管采用分段驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)，能提高系統(tǒng)在輕負(fù)載下的轉(zhuǎn)換效率。本芯片經(jīng)過(guò)仿真驗(yàn)證，性能指標(biāo)能夠滿足設(shè)計(jì)的要求，并完成了版圖設(shè)計(jì)和流片測(cè)試工作。
　　本文首先對(duì)DC-DC變換器的基本原理進(jìn)行了闡述，并在此基礎(chǔ)上介紹了本文所設(shè)計(jì)的變換器芯片的系統(tǒng)和模式切換部分，文章接著介紹了變換器中的重點(diǎn)模塊電路，仔細(xì)分析了電路的工作原理