DC-DC電源芯片電流保護及穩(wěn)定性研究.pdf

1、目前，電源管理芯片已經(jīng)廣泛應(yīng)用于通信、電腦、消費電子等諸多領(lǐng)域。并且隨著便攜式電子設(shè)備的迅速發(fā)展，市場對重負載、高效率、高可靠性DC-DC產(chǎn)品的需求愈加強烈。本文緊跟市場發(fā)展動向，著力研究重負載應(yīng)用下電源管理產(chǎn)品的穩(wěn)定性及電流保護理論方法并解決相關(guān)技術(shù)難題以提高系統(tǒng)的可靠性和轉(zhuǎn)換效率。研究成果如下。
　　1.提出了一種用于電流模降壓型DC-DC轉(zhuǎn)換器的片內(nèi)自適應(yīng)頻率補償結(jié)構(gòu)以克服環(huán)路穩(wěn)定性依賴于負載的不足。采用該補償技術(shù)的轉(zhuǎn)換器能

2、夠產(chǎn)生隨負載變化的零點以抵消不同負載條件下輸出極點變化對穩(wěn)定性帶來的不良影響，從而保證轉(zhuǎn)換器在全負載范圍內(nèi)均能穩(wěn)定工作。
　　2.提出了一種用于高壓降壓型DC-DC轉(zhuǎn)換器的主開關(guān)管驅(qū)動電路。該主開關(guān)管采用40V P溝道橫向擴散金屬氧化物半導(dǎo)體(PLDMOS)器件，其漏端到源端以及漏端到柵端可耐40V高壓，但源端到柵端最大耐壓值為5V。與傳統(tǒng)驅(qū)動電路相比，本文提出的驅(qū)動電路可以產(chǎn)生精準(zhǔn)的5V驅(qū)動電壓以防止主開關(guān)管損壞，同時可以實現(xiàn)低

3、導(dǎo)通阻抗以及簡單的環(huán)路穩(wěn)定性設(shè)計。該驅(qū)動電路具有很強的驅(qū)動能力可以有效降低開關(guān)損耗，死區(qū)時間的加入避免了短路損耗。因此，轉(zhuǎn)換器的效率顯著提高。
　　3.提出了一種新穎的恒流恒壓控制技術(shù)以克服傳統(tǒng)電流限制方法中輸出限流值受溫度、電源電壓以及輸出電壓等參數(shù)影響較大的不足。采用該技術(shù)的轉(zhuǎn)換器可以工作在恒流或恒壓兩種模式。恒壓模式對輸出電壓進行調(diào)節(jié)，當(dāng)輸出電流逐漸增大到恒流閾值，轉(zhuǎn)換器進入恒流模式對輸出電流進行限制。兩種工作模式由獨立的反

4、饋環(huán)路進行控制，從而可以獲得高精度的恒壓輸出以及恒流輸出。
　　4.提出了一種新穎的用于降壓型DC-DC轉(zhuǎn)換器的短路保護技術(shù)，推導(dǎo)得出轉(zhuǎn)換器所需的短路工作頻率以避免固有傳播延時的影響。在持續(xù)短路狀態(tài)，轉(zhuǎn)換器以折返的工作頻率和峰值電流限制持續(xù)低功耗工作。一旦短路狀態(tài)解除，轉(zhuǎn)換器可以自動恢復(fù)到正常工作狀態(tài)，通過輸出反饋電壓箝位軟啟動信號，短路恢復(fù)過程平穩(wěn)沒有過沖。從而在降低短路功耗的同時顯著增強芯片可靠性。
　　5.提出了一款帶

5、有自適應(yīng)死區(qū)時間控制電路以及抗振鈴電路的同步升壓型DC-DC轉(zhuǎn)換器。自適應(yīng)死區(qū)時間控制電路動態(tài)調(diào)節(jié)死區(qū)時間并進行零電感電流檢測，從而降低短路損耗、體二極管導(dǎo)通損耗、電荷分配損耗以及反向電感電流損耗，實現(xiàn)高效率。抗振鈴電路由功率管的開關(guān)時序控制，有效地抑制了當(dāng)DC-DC轉(zhuǎn)換器工作在不連續(xù)導(dǎo)通模式時產(chǎn)生的振鈴現(xiàn)象，從而降低電磁干擾并進一步提高效率。
　　6.提出了一種新穎的帶有襯底切換技術(shù)的片內(nèi)軟啟動電路用于電流模升壓型DC-DC轉(zhuǎn)換