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(diǎn)，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(shì)。本文以提高DC-DC開關(guān)電源芯片的系統(tǒng)兼容性為目標(biāo)，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(jì)過程和投片測(cè)試結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證。本文主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)和研究成果包括：
　　(1)提出研究控制環(huán)

2、路基準(zhǔn)方式的軟啟動(dòng)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(dòng)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?？朔爽F(xiàn)有軟啟動(dòng)技術(shù)中軟啟動(dòng)時(shí)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(dòng)技術(shù)通過一款0.6μm CDMOS工藝的高壓降壓DC-DC芯片實(shí)測(cè)驗(yàn)證。
　　(2)提出變開關(guān)頻率的快速負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)電路。電路通過檢測(cè)誤差放大器輸出的變化，調(diào)節(jié)壓控振蕩器在負(fù)載瞬態(tài)時(shí)輸出開

3、關(guān)頻率，從而提高電感電流在負(fù)載瞬態(tài)時(shí)的變化速率。電路使用器件少，克服了現(xiàn)有負(fù)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(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)技術(shù)通過一款準(zhǔn)備投片的0.6μm CDMOS工藝高壓降壓DC-DC芯片后仿真結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)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(shí)現(xiàn)對(duì)輸入芯片使能引腳的時(shí)鐘頻率范圍的檢測(cè)和使能信號(hào)的區(qū)分，控制內(nèi)部時(shí)鐘與外同步時(shí)鐘信號(hào)的切換，開關(guān)頻率被

4、外部時(shí)鐘直接且精確同步。電路實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(dòng)、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(jìn)行實(shí)測(cè)驗(yàn)證。
　　(4)提出斜坡補(bǔ)償跟隨開關(guān)頻率變化的自適應(yīng)斜坡補(bǔ)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(shí)現(xiàn)對(duì)內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)頻率信息提取，并且轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的斜坡補(bǔ)償電流，實(shí)現(xiàn)斜坡補(bǔ)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(bǔ)償量過補(bǔ)償或者欠補(bǔ)償問題，保證了環(huán)路穩(wěn)定性的同時(shí)還具有較快的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性。提出的開關(guān)頻率自適應(yīng)斜坡補(bǔ)償電路通過一款0.6μm CDMOS工藝高壓降壓DC-DC芯片進(jìn)行實(shí)測(cè)驗(yàn)證。
　　(5)提出負(fù)反饋環(huán)路控制的自舉驅(qū)動(dòng)電路。電路通過檢測(cè)自舉驅(qū)動(dòng)電壓差，并加入負(fù)反饋環(huán)路對(duì)自舉電容的充電電流和壓差進(jìn)行精確控制，實(shí)現(xiàn)自舉驅(qū)動(dòng)。自舉驅(qū)動(dòng)電路直接使用輸入電源供電，提高了自舉驅(qū)動(dòng)能力并且增長了自舉電壓充電時(shí)