自适应开启时间的Buck型DC-DC控制器设计实现

设计了一种基于自适应开启时间(adaptive on-time, AOT)控制的Buck型DC-DC控制器电路,利用输入电压前馈和输出电压反馈技术来获得开启时间,并提出了一种充电电流补偿和充电时间超前电路,校正了开启时间的线性度.AOT控制保证了转换器在无需内部振荡器的条件下,工作于固定频率脉冲宽度调制模式,并改善了输出电压的纹波特性.AOT控制使系统在负载阶跃时能够连续开启最小关断时间的开关周期或连续关断,从而快速调节电感电流,极大地提高了系统的瞬态响应速度.自动跳跃式脉冲频率调制模式,有效地改善了轻负载下的转换效率.芯片采用UMC 0.6μm BCD工艺投片验证,并出了详细的测试结果.     

自适应开启时间的Buck型DC-DC控制器设计实现

设计了一种基于自适应开启时间(adaptive on-time, AOT)控制的Buck型DC-DC控制器电路,利用输入电压前馈和输出电压反馈技术来获得开启时间,并提出了一种充电电流补偿和充电时间超前电路,校正了开启时间的线性度.AOT控制保证了转换器在无需内部振荡器的条件下,工作于固定频率脉冲宽度调制模式,并改善了输出电压的纹波特性.AOT控制使系统在负载阶跃时能够连续开启最小关断时间的开关周期或连续关断,从而快速调节电感电流,极大地提高了系统的瞬态响应速度.自动跳跃式脉冲频率调制模式,有效地改善了轻负载下的转换效率.芯片采用UMC 0.6μm BCD工艺投片验证,并出了详细的测试结果.     

自适应开启时间Buck变换器定时器电路设计

设计了一种用于自适应开启时间(adaptive on-time,AOT)Buck型DC-DC变换器的定时器电路,采用了输入电压前馈补偿和输出反馈技术,使开关频率不随输入、输出电压变化,实现了固定频率的伪脉冲宽度调制。基于0.18μm BCD工艺进行电路设计,并使用Hspice仿真验证。仿真结果表明当输入电压从5~18 V,相同输出电压下开关频率变化不超过10 k Hz,不同的输出电压下系统开关频率变化不超过20 k Hz。同时,由于定时器中采用输入电压前馈技术,提高了输入线性瞬态响应速度。     

集成于电流模降压型DC-DC变换器的电流采样电路

针对电流模降压型DC-DC变换器,提出了一种新颖的CMOS片上电流采样电路.该电路结构简单,易于集成,功率损耗小,且通过MOSFET的匹配使采样比例几乎不受温度、模型以及电源电压变化影响.并通过进一步的优化设计,使得响应速度更快,工作电压进一步降低.提出的采样电路在一款基于0.5μm CMOS工艺没计的单片电流模降压型DC-DC变换器中进行了验证.在2.5～5.5V的电压范围,0～2A的负载范围内芯片工作稳定,瞬态响应良好,且效率高达96%.     

集成于电流模降压型DC-DC变换器的电流采样电路

针对电流模降压型DC-DC变换器,提出了一种新颖的CMOS片上电流采样电路.该电路结构简单,易于集成,功率损耗小,且通过MOSFET的匹配使采样比例几乎不受温度、模型以及电源电压变化影响.并通过进一步的优化设计,使得响应速度更快,工作电压进一步降低.提出的采样电路在一款基于0.5μm CMOS工艺没计的单片电流模降压型DC-DC变换器中进行了验证.在2.5～5.5V的电压范围,0～2A的负载范围内芯片工作稳定,瞬态响应良好,且效率高达96%.     

电流模降压DC-DC内部补偿研究

利用片内补偿实现了一款单片电流模降压型DC-DC变换器。设计的分段线性斜坡补偿电路大大缓解了传统线性方法的过补偿问题,提高了系统响应速度。集成的RC频率补偿结构克服了稳定性对输出负载以及陶瓷输出电容ESR的依赖,简化了设计,节省了PCB面积。芯片基于标准0.5μm CMOS工艺实现,内部补偿实现了良好的环路稳定性,负载调整率以及线性调整率均小于0.4%,400 mA负载阶跃对应输出电压的响应时间小于8μs。同步整流技术使得效率高达94%。     

一种具有750mA输出电流,双模式PWM/PFM控制的高效率直流-直流降压转换器

提出了一种输出电流可达750mA,脉宽调制（PWM）和变频调制（PFM）双模式控制的,高效率、高稳定性直流-直流降压转换器.该转换器在负载电流大于80mA时,采用开关频率为1MHz的PWM工作模式;在负载电流小于80mA时,采用开关频率减小和静态电流降低的PFM工作模式,实现了在整个负载电流变化范围（0.02~750mA）内,转换器均保持高效率.而且采用一种快速响应的电压模式控制结构,达到了优异的线性和负载调整特性.芯片采用CSMC公司0.5μm CMOS 2P3M混合信号工艺物理实现.测试结果表明,该电路可根据负载的变化在PWM和PFM模式下自动切换.最大转换效率达96.5%;当负载电流为0.02mA时,转换效率大于55%.该芯片特别适合电池供电的移动系统使用.     

一种具有750mA输出电流,双模式PWM/PFM控制的高效率直流一直流降压转换器

提出了一种输m电流可达750mA,脉宽调制(PwM)和变频调制(PFM)双模式控制的,高效率、高稳定性直流.直流降压转换器.该转换器在负载电流大于80mA时,采用开关频率为lMHz的PwM工作模式;在负载电流小于80mA时,采用开天频率减小和静态电流降低的PFM工作模式,实现了在整个负载电流变化范围(0.02～750mA)内,转换器均保持高效率.而且采用一种快速响应的电压模式控制结构,达到了优异的线性和负载调整特性.芯片采用CSMC公司0.5μm CMOS 2P3M混合信号上艺物理实现.测试结果表明,该电路可根据负载的变化在PWM和PFM模式下自动切换.最大转换效率达96.5%;当负载电流为0.02mA时,转换效率大于55%.该芯片特别适合电池供电的移动系统使用.     

一种具有750mA输出电流，双模式PWM/PFM控制的高效率直流-直流降压转换器

提出了一种输m电流可达750mA,脉宽调制(PwM)和变频调制(PFM)双模式控制的,高效率、高稳定性直流.直流降压转换器.该转换器在负载电流大于80mA时,采用开关频率为lMHz的PwM工作模式;在负载电流小于80mA时,采用开天频率减小和静态电流降低的PFM工作模式,实现了在整个负载电流变化范围(0.02～750mA)内,转换器均保持高效率.而且采用一种快速响应的电压模式控制结构,达到了优异的线性和负载调整特性.芯片采用CSMC公司0.5μm CMOS 2P3M混合信号上艺物理实现.测试结果表明,该电路可根据负载的变化在PWM和PFM模式下自动切换.最大转换效率达96.5%;当负载电流为0.02mA时,转换效率大于55%.该芯片特别适合电池供电的移动系统使用.     

峰值电流模DC-DC转换器中多功能误差放大器电路设计

提出了一种适合于峰值电流模DC-DC转换器的新型多功能误差放大器电路.与斜坡电压信号结合可实现软启动功能,实现了从启动阶段到稳定工作状态的平滑过渡,无扰动出现,并有效地消除了启动阶段的浪涌电流和电压过冲;同时还具有最大电流限制和模式切换功能.该误差放大器集成到一款峰值电流模升压型DC-DC转换器中,电路采用CSMC 0.5μm BCD工艺实现.仿真结果表明：3.5V的输入电压下,误差放大器消耗的静态电流为4.48μA,并且能够实现软启动、最大电流限制、模式切换功能.电路具有简单易实现,功耗低的特点.     

一种用于数字峰值电流模Buck的高精度DPWM设计

为减小脉冲关断延迟,提出了一种用于数字峰值电流模Buck的高精度数字脉冲宽度调制器(DPWM)的设计方案。采用粗调与细调相结合的分段式架构思想,粗调部分由全局时钟控制计数器-比较器模块构成,细调部分由锁相环组成的相移电路、计数器-比较器、多路选择器和逻辑门构成,以此产生不同精度的两段式延迟叠加,实现较高的DPWM输出精度。采用Vivado和Xilinx7系列FPGA,仿真并测试了搭载高精度DPWM的Buck。仿真结果表明,DPWM时间分辨率为250 ps,精度为0.01%。此外,测试结果表明,与低精度DPWM相比,设计的高精度DPWM一定程度上抑制了系统的极限环振荡,提高了Buck的环路带宽及系统稳定性。     

一种基于ACOT的Buck型开关电源设计

基于自适应恒定导通时间(ACOT)控制方式,设计了一种恒频效果良好的降压型DC-DC转换器。该转换器采用V²COT架构,兼具输出精度高和瞬态响应速度快的特点。采用一种改进的自适应导通时间控制方式,降低了负载电流对开关频率的影响,使转换器在连续导通模式(CCM)下具有良好的开关频率稳定性。基于东部高科0.15μm BCD工艺完成流片,芯片输入电压为4.5～17 V,输出电压为0.76～7 V,最大负载电流为3 A,开关频率为1 MHz。测试结果表明,在CCM下,开关频率随输入电压变化率为2.67 k Hz/V,随负载电流变化率为2.95 k Hz/A,峰值效率达96.43%,输出电压纹波为8.2 m V,负载调整率为0.93%,负载瞬态响应时间小于20μs。     

一种用于电流模Buck变换器的电流采样电路

提出了一种用于峰值电流模Buck变换器的宽电压范围的高速电流采样电路。利用上功率管的导通电阻R_dson对电感电流信息进行采样,解决了R_dson的PVT参数漂移导致采样增益值不固定的问题。利用上功率管栅源电压检测电路设置屏蔽时间,解决了噪声干扰导致误触发的问题。PWM比较器设置在自举电容两端的浮动电源轨上,PWM比较器的输出可以跳过位移电路直接关闭上功率管,提高了电路的速度。采用0.35 μm 60 V BCD工艺对电流采样电路进行了验证。结果表明,在4~42 V的宽输入电压范围内,该电流采样电路能实现对电流信息的高速采样。当电感电流达到峰值后,驱动控制信号在15 ns内完成翻转。     

带自适应斜坡补偿的COT控制Buck变换器

提出了一种采用自适应斜坡补偿(ARC)的恒定导通时间控制Buck变换器。引入了两个斜坡电压,实现对电感电流下降斜率的检测;通过负反馈环路调节斜坡斜率,使斜坡斜率跟随电感电流下降斜率的变化。最终斜坡补偿带来的额外极点被固定下来,以便于补偿设计。在此基础上,引入瞬态增强电路,提高了负载阶跃响应速度。在5 V输出电压下,负载从3 A到100 mA阶跃时,输出上冲电压减小了150 mV,恢复时间缩短了10 μs。负载从100 mA到3 A阶跃时,输出下冲电压减小了130 mV,恢复时间缩短了12 μs。     

一种新颖的DC-DC转换器初级电流检测方法

本文介绍了一种新颖的DC-DC转换器初级电流检测方法。基本原理是利用输入滤波差模电感做电流互感器,检测DC-DC转换器初级电流,本文还推导了其计算公式。     

基于峰值电流模控制的浮动栅驱动电路

设计了一种基于峰值电流模控制的浮动栅驱动电路,包括浮动栅宽电路和浮动栅压电路。电感电流的峰值由误差放大器的输出电压决定,不需要额外的负载电流信息进行浮动栅控制。可以根据负载电流的大小自适应调节功率管的栅宽和栅压,使效率得到优化。仿真结果表明,在1 MHz开关频率、5 V输入、0.8 V输出的双N管Buck变换器中,采用浮动栅驱动控制的Buck变换器与普通的Buck变换器相比,在轻载情况下最多可达到10%的效率提升。     

一种基于相加电流模式的DC-DC转换器的研究

给出了相加电流模式控制的DC-DC转换器的小信号模型,讨论了控制环路的频率补偿设计方法,设计了一种采用电流相加模式的DC-DC转换器电路,模拟结果与理论分析相一致,该DC-DC电路响应时间小于40μs,输出精度为20 mV,表明其具有动态响应快、输出精度高等优点.     

采用平均电流共享的多相DC—DC控制器

为了解决新一代微处理器对大电流(40～100A)、低电压(1.1～1.85)和快速的瞬态相应要求，我们设计了一种新的多相PWM DC—DC控制器，在多相控制器中，关键的问题是如何平均各相电流，平均电流共享是各种电流共享方法中最好的。多相控制器通过平均分配功率和电流，可以采用更小的功率MOS管，同时可以减小电源的输入和输出滤波电容。该电路采用1.2μm BiCMOS工艺。测试结果表明，该控制器符合Intel公司为P4处理器电源制定的VRM9.0标准。     

电流模PWM降压DC_DC片内补偿电路的设计实现

对单片电流模降压DC_DC的内部电流环与电压环的稳定性进行了分析研究,分别采用分段线性斜坡补偿与内置频率补偿技术,有效消除环路亚谐波振荡并克服了稳定性对输出负载以及误差放大器增益的依赖,提高了芯片的瞬态响应速度及输出带负载能力。采用TSMC0.25μmBCD工艺设计实现了一款高电压电流模PWM降压型的DC_DC芯片,spectre仿真结果表明,输出电流可达2A,其线性调整率和负载调整率均小于0.3%,输出电压对负载1A时的阶跃响应时间小于70μs。     

一种基于自适应峰值电流检测的模式切换电路北大核心

在降压转换器中，为了在不同的负载情况下获得高效率，常采用的方法是在重载时使用脉冲宽度调制(PWM),在轻载时使用脉冲频率调制(PFM),因此需要模式切换信号去控制整个降压转换器的工作状态，同时模式切换信号也可以用于自适应改变功率级电路中的功率管栅宽，减小功率管的栅极电容，提高整体电路的效率。文章设计了一个自适应峰值电流模式切换电路，用于产生模式切换信号，其原理是监控峰值电流的变化，产生峰值电压，将峰值电压与参考电压进行比较，得到模式切换信号，以决定降压转换器是采用PFM模式还是PWM模式。仿真结果表明，在负载电流0.5～500 mA范围内，该电路可以在两种调制模式之间平稳切换，其峰值效率可提升到94%以上。