基于PWM-PFM同步整流降壓型DC-DC的設(shè)計(jì).pdf

1、隨著高容量電池供電的便攜式電子產(chǎn)品需求量的不斷增加,電源半導(dǎo)體產(chǎn)品市場(chǎng)呈現(xiàn)快速增長(zhǎng)趨勢(shì),由于所有電子產(chǎn)品都需要有電源供電,所以,電源管理產(chǎn)品的發(fā)展趨勢(shì)將圍繞節(jié)能降耗展開。 文章從經(jīng)典PWM電流模同步整流降壓型DC-DC系統(tǒng)入手,分析了工作在PWM模式的系統(tǒng),在輕載下,即使工作在DCM模式,其轉(zhuǎn)換效率也會(huì)隨著負(fù)載的變輕而降低。為了改善系統(tǒng)在輕載時(shí)的效率,引入了PFM工作方式,由于兩種調(diào)制方式的調(diào)制機(jī)制不同,PFM方式在輕載下轉(zhuǎn)換效

2、率高一些。由此,提出了一種控制簡(jiǎn)單、容易實(shí)現(xiàn)的PWM/PFM自動(dòng)切換系統(tǒng),來(lái)保證全負(fù)載下系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換效率。 其次分析PWM/PFM自動(dòng)切換系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù),提出一種PWM/PFM切換點(diǎn)電流的分析方法,并且討論了切換的控制邏輯問(wèn)題以及限流控制電路對(duì)系統(tǒng)的影響問(wèn)題。對(duì)功率級(jí)參數(shù)、驅(qū)動(dòng)電路以及輕載時(shí)的EMI進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),并提出了一種容易控制的抗EMI方案。對(duì)經(jīng)典電流模降壓型DC-DC系統(tǒng)的穩(wěn)定性進(jìn)行詳細(xì)的分析,得出了系統(tǒng)中一些關(guān)鍵的參數(shù),

3、為電路的分析和設(shè)計(jì)奠定了基礎(chǔ),并根據(jù)系統(tǒng)分析進(jìn)行了關(guān)鍵電路設(shè)計(jì)。 在完成系統(tǒng)設(shè)計(jì)和電路設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上,進(jìn)行了系統(tǒng)版圖的規(guī)劃和布局,運(yùn)用Cadence的Virtuoso軟件完成了版圖設(shè)計(jì),并進(jìn)行了版圖的規(guī)則檢查。 采用CSMC 0.5μm CMOS工藝,運(yùn)用Hspice軟件,對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了仿真驗(yàn)證。首先驗(yàn)證系統(tǒng)的靜態(tài)特性,得到系統(tǒng)在-30°～125°的溫度范圍內(nèi)可以正常地工作,系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換效率最高可達(dá)93.54％,可驅(qū)動(dòng)的最大負(fù)

4、載為550mA,輸出電壓最小值為1.19V,最高可達(dá)Vin,體現(xiàn)了系統(tǒng)的LDO特性,輸出電壓紋波的最大值為13mV,基本符合系統(tǒng)的指標(biāo)要求；其次,當(dāng)負(fù)載突變時(shí),系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間在60μs左右,輸出電壓變化的最大值為114.667mV;然后通過(guò)對(duì)PWM DCM模式與PFM調(diào)制方式兩種系統(tǒng)的仿真,得出負(fù)載越輕,PFM方式的系統(tǒng),其轉(zhuǎn)換效率越優(yōu)于PWM DCM模式。最后對(duì)輕載下系統(tǒng)對(duì)EMI的抑制效果進(jìn)行了仿真,得到了很好的效果,并證明了理論