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1、第26卷 第2期固体电子学研究与进展Vol.26,No.22006年5月RESEARCH&PROGRESSOFSSEMay,2006硅微电子学XPWMöPFM双模调制的高效率DCöDC开关电源1,21,21,2刘帘曦 杨银堂 朱樟明(1西安电子科技大学微电子学院,西安,710071)(2宽禁带半导体材料与器件教育部重点实验室,西安,710071)2005207204收稿,2005209215收改稿摘要:利用根据负载电流的大小改变调制模式的方法实现了一种降压型高转换效率的DCöDC开关电源,并采用二次集成的方式在芯片内部集成了功率p2MOSFET。当
2、控制电压占空比小于20%时,采用PFM(Pulse2FrequencyModulation)模式调制;占空比大于20%时,采用PWM(Pulse2WidthModulation)模式调制,平均转换效率约为93%,输出电流范围可以从0.01A到3.0A。当输出驱动电流为3.0A时,整个调制控制电路的功耗仅为6.0mW。输入电压为5V时,负载调整率小于1.5%;负载电流为0.01A时,线性调整率小于0.5%。关键词:脉宽调制;频宽调制;占空比;二次集成;转换效率中图分类号:TN402 文献标识码:A 文章编号:100023819(2006)0222
3、09205AHighEfficiencyPWMöPFMDual-modeDCöDCSwitchingRegulator11,21,2LIULianxiYANGYintangZHUZhangming(1MicroelectronicsInstitute,XidianUniversity,Xi′an,710071,CHN)(2KeyLab.ofMinistryofEducationforWideBand2gapSemiconductorMaterialsandDevice,Xi′an,710071,CHN)Abstract:Astep2downDCöD
4、Cswitchingregulatorisimplementedbydynamicalteringthemodulationmodeaccordingtotheloadcurrentandapowerp2MOSFETisusedinthechipbyhybridintegration.ThePFMmodevariesinarangeofdutyratiofrom0to20%,andthePWMmodevariesfrom20%to100%.Theavengeconversionefficiencyisabout93%andtheoutputcurr
5、entcanbe3A.Theloadregulationislessthan1.5%whenpowersupplyis5Vandloadcurrentrangefrom0.01Ato3.0A.Thelineregulationislessthan0.5%whenloadcurrentis0.01A.Thepowerofwholecontrol2circuitisabout6.0mW.Keywords:PWM;PFM;dutyratio;hybridintegration;conversionefficiencyEEACC:2570进行有效管理。PW
6、M和PFM是目前使用广泛的两1 引 言种DCöDC调制方式,当负载较重时,PWM调制具有较高的转换效率;而当负载较轻的时候,PFM的[1]随着片上系统(SOC)设计和应用的不断快速发效率往往更高。由于集成电路规模越来越大,电路展,要求将越来越庞大规模的数模混合电路集成到结构变得更加复杂,单一的调制方式往往不能满足[1,2]单片ASIC上。在大规模集成电路设计中,为了降低输出驱动电流的动态范围。因此,研究如何在保功耗,除了降低电源电压以外,还应对电路内部电源证转换效率的前提下提高DCöDC转换器输出电流X基金项目:国家科技预研基金项目(514080
7、10601DZ01)资助E2mail:lxliu@mail.xidian.edu.cn;adam79416@hotmail.com©1994-2007ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net210固 体 电 子 学 研 究 与 进 展26卷 的动态范围成为目前研究热点。式中,Vout是输出电压,Vref是内部基准电压,R1、R2本文设计的电路不仅用混合集成的方法把一个是采样电阻,为了提高效率,降低功耗,采样电阻值功率p2MO
8、SFET集成到芯片内部,简化了外围电的量级在兆欧级。调节Rce和Cce的值可以控制使能路,提高了可靠性,而且电路自身能够根
