快速響應(yīng)的混合型降壓變換器的研究與設(shè)計(jì).pdf

1、隨著半導(dǎo)體工藝的進(jìn)步，晶體管的尺寸大幅縮小使得片上系統(tǒng)(SoC, System on Chip)電路的工作頻率大幅提升高達(dá)GHz。數(shù)以百萬(wàn)計(jì)的晶體管頻繁地開(kāi)關(guān)會(huì)導(dǎo)致電源負(fù)載頻繁地波動(dòng)，這就為電源管理單元（PMU, Power Management Unit）的設(shè)計(jì)帶來(lái)巨大挑戰(zhàn)。DC-DC因其較高的電源變換效率成為 PMU中不可或缺的一部分。為滿足 SoC快速切換工作狀態(tài)的要求，這就需要開(kāi)關(guān)電源能提供快速瞬態(tài)響應(yīng)。PWM調(diào)制模式作為DC-

2、DC最常用的控制模式其采用固定的開(kāi)關(guān)頻率，由于有限的環(huán)路帶寬和電感電流擺幅使得這種方式瞬態(tài)響應(yīng)速度較慢。低壓差線性變換器(LDO, Low Dropout Regulator)作為PMU中另一個(gè)重要部分，其主要特點(diǎn)在于能提供較大的環(huán)路帶寬，保證快速的瞬態(tài)響應(yīng)。
　　混合模式變換器（HBC, Hybrid Buck Converter）結(jié)合了大環(huán)路帶寬和良好的電源變換效率的優(yōu)勢(shì)而得到廣泛關(guān)注和應(yīng)用。其主要特點(diǎn)是DC-DC變換器和LD

3、O并聯(lián)運(yùn)行。當(dāng)系統(tǒng)工作于穩(wěn)態(tài)時(shí)，負(fù)載電流由DC-DC變換器提供，負(fù)載發(fā)生階躍時(shí)，其瞬時(shí)電流由快速響應(yīng)的LDO提供，同時(shí)DC-DC通過(guò)反饋回路調(diào)節(jié)其輸出電流的大小，逐漸增大或者減小其輸出電流直至輸出電壓穩(wěn)定，且此時(shí)LDO不再為負(fù)載提供電流，負(fù)載電流完全由DC-DC提供。HBC結(jié)合了兩種變換器的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了快速瞬態(tài)響應(yīng)和高變換效率。
　　本文針對(duì)快速響應(yīng)的要求，設(shè)計(jì)了一種HBC結(jié)構(gòu)。PWM控制模式的Buck變換器和推挽模式LDO同