自动切换buck型变换器设计与实现

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1、分类号：TN432密级：公开UDC：621.3学号：087335东南大学工程硕士学位论文PWM/PFM自动切换的Buck型变换器设计与实现研究生姓名：周乃明导师姓名：常昌远副教授耿益飞高级工程师申请学位级别工程硕士工程领域名称集成电路工程论文提交日期2011年11月10日论文答辩日期2011年11月16日学位授予单位东南大学学位授予日期2011年月日答辩委员会主席任宏高工评阅人李智群博导吴建辉博导2011年11月10日DESIGNANDIMPLEMENTATIONOFPWM/PFMAUTOMATICSWITCHINGDC-DCBUCKC

2、ONVERTERAThesisSubmittedtoSoutheastUniversityFortheAcademicDegreeofMasterofEngineeringBYZHOUNai-mingSupervisedbyAssociateProfCHANGChang-yuanandSeniorEngineerGENGYi-feiSchoolofIntegratedCircuitsSoutheastUniversityOctober2011东南大学学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究

3、成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。研究生签名：日期：东南大学学位论文使用授权声明东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布（包括以电子信息形式刊登

4、）论文的全部内容或中、英文摘要等部分内容。论文的公布（包括以电子信息形式刊登）授权东南大学研究生院办理。研究生签名：导师签名：日期：摘要摘要随着许多电器电子产品的尺寸不断减小，人们在降低开关电源的体积、提高效率和功率密度等方面做了很多工作。人们的日常生活已经离不开便携式产品，而传统工作模式下轻载转换效率较低，因此提高DC-DC变换器全载下的转换效率具有很重要的意义。本文分析了DC-DC降压型变换器的工作原理，设计出了PWM/PFM自动切换的DC-DC变换器。根据不同的负载、不同的输出电压采用了不同的控制模式，如果是轻载情况，变换器工作在

5、PFM调制模式下，如果是重载情况，变换器工作在PWM调制模式下。这样的控制策略实现了在系统级的功率优化，减少了系统功耗，提高了效率。基于CSMC0.6µmCMOS工艺条件，利用cadence的Spectre仿真工具完成晶体管电路仿真、物理版图设计，芯片面积为790µm×970µm。最后芯片经过流片测试，测试结果与仿真结果基本一致。其结果表明，变换器的输入电压范围为2.5V~6V，最大负载电流可达0.6A，负载调整率为0.15%/A，线性调整率为0.43%/V，实现了PWM/PFM两种模式自动切换，轻载下的效率大于80%，上述结果表明，该

6、DC-DC降压型变换器达到了设计指标。该论文可为以后的同类研究提供重要参考。关键词：PWM/PFM自动切换DC-DC变换器自动切换转换效率IAbstractAbstractWiththesizeofmanyelectricalandelectronicproductscontinuingtoreduce,peopledoalotworktoreducethesizeofswitchingpowersupply,improveefficiencyandpowerdensity.People'sdailylifeisinseparablef

7、romportableproducts,andthetraditionalmodeconversionefficiencyunderlight-loadislow,therebyincreasingtheDC-DCconverterconversionefficiencyunderfullloadiswithveryimportantsignificance.ThispaperanalyzesthebasicprincipleofDC-DCbuckconverterandalsodesignsoutaPWM/PFMautomaticsw

8、itchingDC-DCconverter.Theconvertercouldusedifferentcontrolmodesdependentondifferentloadingconditionsand