一種寬負(fù)載范圍高效率的單電感雙輸出DC-DC變換器的設(shè)計.pdf

1、SIDO開關(guān)變換器由于省去了一個片外電感，降低了系統(tǒng)的復(fù)雜度和成本，近年來在電源管理領(lǐng)域中得到廣泛關(guān)注。采用多模式控制可以更加靈活、高效地為SoC系統(tǒng)的各模塊供電，故多模式控制方法已成為研究熱點。但是，SIDO開關(guān)變換器還存在兩路輸出負(fù)載范圍較小，效率不高等方面的問題，已成為制約SIDO開關(guān)變換器進(jìn)一步發(fā)展的瓶頸。
　　本文設(shè)計了一種新型的自適應(yīng)PWM/PSM切換模式SIDO開關(guān)變換器，能夠?qū)崿F(xiàn)兩路寬負(fù)載范圍的輸出，并且在全負(fù)載范

2、圍內(nèi)變換器都能獲得高效率。本文首先研究了變換器在轉(zhuǎn)換周期中的自身損耗，包括功率級的開關(guān)損耗和傳導(dǎo)損耗，分析了各個損耗隨負(fù)載的變化關(guān)系，得出了模式切換的最佳切換點。提出了動態(tài)關(guān)斷策略，降低了變換器的靜態(tài)功耗，同時根據(jù)兩路負(fù)載大小的不同，將變換器的負(fù)載分為兩路重載，兩路輕載，一路重載一路輕載三個范圍，研究并確定了在不同的負(fù)載范圍變換器的合理控制模式，以提高變換器的效率。為了實現(xiàn)自適應(yīng)模式切換方式，本文設(shè)計了用于負(fù)載檢測的過零檢測電路和次級占

3、空比檢測電路，同時設(shè)計了用于自動調(diào)整變換器工作模式的模式控制切換電路等。在電路設(shè)計的基礎(chǔ)上，基于CHART0.18μmCMOS工藝，對SIDO開關(guān)變換器進(jìn)行了版圖設(shè)計與后仿真。
　　后仿真結(jié)果表明:SIDO變換器能夠?qū)崿F(xiàn)兩路0～250mA的寬負(fù)載范圍輸出，重載下的峰值效率達(dá)到91％，在輕載下變換器效率都在84％以上。在PWM模式下，變換器兩路輸出電壓的紋波都小于10mV，PWM/PSM模式切換下兩路紋波小于30mV，基本達(dá)到設(shè)計指