基于PFM-PWM的高效同步升壓型DC-DC轉換器的設計.pdf

1、隨著半導體技術的飛速發(fā)展，電子產品更新?lián)Q代的速度日新月異，而電源作為電子產品的動力心臟也得到了長足的發(fā)展。國內外市場對電源管理芯片的需求越來越大，對其各方面指標要求更加嚴格，高性能、高效率、集成化和智能化是未來電源管理芯片發(fā)展的主要方向?，F今全球提倡綠色環(huán)保、節(jié)能減排、發(fā)展低碳經濟，因此具有高效率的DC-DC轉換器得到了廣泛的關注和研究。
　　本文首先對同步升壓型DC-DC轉換器的基本原理、環(huán)路控制方式及調制方式進行了詳細分析，然

2、后對電流內環(huán)和電壓外環(huán)的穩(wěn)定性及補償方法進行了分析和研究。在此分析的基礎上設計了一款基于PFM/PWM的高效同步升壓型DC-DC轉換器，輸入電壓范圍3.1V～4.2V，帶載范圍0～2.1A。本文設計的轉換器采用了同步整流，用 PMOS同步管代替肖特基續(xù)流二極管，極大地減小了導通損耗，提高了系統(tǒng)轉換效率。提出了一種根據輸入輸出電壓動態(tài)調整的自適應斜坡補償電路，保證電流環(huán)穩(wěn)定的同時有效解決了一次線性斜坡補償帶來的過補償及降低系統(tǒng)帶載能力的問

3、題。針對同步升壓型DC-DC轉換器在上電啟動過程易產生過沖的問題，設計了一種適用于同步升壓型DC-DC轉換器的新穎軟啟動電路，整個軟啟動過程分為開環(huán)鏡像電流充電和閉環(huán)開關軟啟動兩個階段，使轉換器可以帶重載啟動，并且在0～2.1A的負載范圍內無過沖平緩啟動。轉換器設計了PFM和PWM模式自動切換電路，保證負載變化過程中PFM和PWM之間的切換能夠順利的進行，不會出現輸出電壓的振蕩。帶重載時，轉換器處在PWM工作模式，系統(tǒng)對輸入電壓、負載及

4、電路內部參數的變化能夠快速響應，效率較高。輕載工作時，轉換器自動切換到PFM調制方式，跳過部分周期不進行開關動作，減少了開關動作帶來的驅動損耗和開關損耗，提高了輕載轉換效率。為了使輕載時電感電流過零后不出現電流倒流而造成不必要的功率損耗，設計了過零檢測比較器，當電感電流過零時及時關斷 PMOS同步管，避免電流倒流，使轉換器在全負載范圍內具有較高的效率，最高可達到93％。同時轉換器集成了欠壓保護、過溫保護、過流保護、短路保護和輸出過壓保護