一種帶有DPWM-DPFM模式切換的DC-DC變換器的設(shè)計.pdf

1、隨著系統(tǒng)芯片(Soc)和工藝的發(fā)展,開關(guān)電源在各種便攜式電子產(chǎn)品中得到了越來越廣泛的應(yīng)用。但是傳統(tǒng)的模擬電源具有設(shè)計效率低、設(shè)計周期長、設(shè)計成本高、許多先進的控制算法(如非線性、自適應(yīng)補償)無法實現(xiàn)等缺點,而數(shù)字控制電源具有設(shè)計效率高、生產(chǎn)成本低、方便系統(tǒng)集成、可實施高性能的控制算法、優(yōu)異的同外界的交互能力等優(yōu)勢,因此數(shù)字電源技術(shù)引起了人們越來越廣泛的關(guān)注。另一方面,開關(guān)電源所面臨的高性能與低功耗的矛盾也越來越突出。DPWM／DPFM模

2、式切換控制技術(shù)能夠提高DC-DC變換器的全載效率,是降低功耗延長電池使用壽命的有效途徑。因此研究設(shè)計可以實現(xiàn)DPWM／DPFM模式切換功能的數(shù)字控制DC-DC變換器,具有重要的學(xué)術(shù)意義與廣闊的應(yīng)用前景。
　　 本文首先分析了DC-DC變換器的基本原理,對其進行了建模分析,對其不同的工作模式、控制方法以及功耗進行了詳細的闡述；分別設(shè)計了DPWM模塊和DPFM模塊,其中DPFM模塊的設(shè)計是在分析比較了現(xiàn)有兩種DPFM結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上提出

3、的一種新型結(jié)構(gòu);并且設(shè)計了兩種控制模式的切換電路,在重載下使DPWM模塊控制DC-DC變換器工作,在輕載下使DPFM模塊工作,進而使全載效率保持較高的水平；通過對兩種控制模式下的全載效率進行分析,以提高全載效率為出發(fā)點,選取了兩種控制模式的切換點。
　　 論文基于SMIC0.13μm CMOS混合工藝,對數(shù)字控制DC-DC變換器系統(tǒng)進行了仿真驗證和版圖設(shè)計。仿真結(jié)果表明:系統(tǒng)可以穩(wěn)定輸出,DPWM模式下輸出電壓紋波小于30mV,