并聯(lián)CMOS改善單片集成開關(guān)電容DC-DC變換器的輸出特性.pdf

1、本文在對(duì)兩階串并組合開關(guān)電容(SC)DC-DC變換器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及工作原理進(jìn)行簡(jiǎn)單分析的基礎(chǔ)上,以采用CMOS工藝設(shè)計(jì)的一個(gè)12V-5VSCDC-DC變換器為例,提出了用易于實(shí)現(xiàn)單片集成的并聯(lián)CMOS方法提高單片集成DC-DC變換器輸出功率的方法。研究表明,采用互補(bǔ)并聯(lián)比直接并聯(lián)更容易提高變換器單元電路的輸出電流,并且電路所需要的濾波電容較小。為了進(jìn)一步提高輸出電流,利用CMOS電路易于并聯(lián)的特點(diǎn),提出將多個(gè)互補(bǔ)并聯(lián)的變換單元再次并聯(lián)的辦

2、法。但是,多單元并聯(lián)導(dǎo)致紋波增大,又需要采用較大的濾波電容來克服,這就增大了單片集成的難度。為此,在電路的輸出端級(jí)聯(lián)一個(gè)由電容、開關(guān)管和比較器組成的穩(wěn)壓電路,解決了這個(gè)矛盾,使輸出電壓的紋波控制在±0.1V以內(nèi),基本消除了負(fù)載對(duì)輸出電壓的影響,并且將濾波電容的總值減小到5nF,有利于實(shí)現(xiàn)單片集成。計(jì)算機(jī)模擬和分立元件電路實(shí)驗(yàn)均表明:將一定容量的電容平均分配到多個(gè)互補(bǔ)并聯(lián)的單元電路之中,然后再將這些單元電路并聯(lián)連接成一個(gè)變換器,其輸出電流

3、要遠(yuǎn)大于使用相同大小電容器的單一變換電路,是一種有助于提高變換器輸出功率的有效方法。但是,輸出功率會(huì)隨著并聯(lián)單元的進(jìn)一步細(xì)分而趨于飽和,因而單元數(shù)也不宜過多。本工作設(shè)計(jì)的12V-5V SCDC-DC變換器采用8個(gè)CMOS互補(bǔ)單元并聯(lián),在源電容C1、C2的值均為500pF時(shí),其輸出電流達(dá)到200mA,但紋波較大。為降低紋波而加入穩(wěn)壓器后,其輸出電流降低到186mA左右。為了補(bǔ)償這一損失而增加了一個(gè)并聯(lián)單元,將輸出電流回升到200mA。針對(duì)