一种基于恒定导通时间的多模式高效降压型DcDC设计

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1、万方数据ADESIGNOFMULTI．MODEHIGHEFFICIENCYBUCKDC—DCBASEDONCONSTIANTONTIMECONTROLThesisSubmittedtoSoutheastUniversityFortheAcademicDegreeofMasterofEngineeringBYLiuYingyingSupervisedby渐JJinandShiXunnanSchoolofIntegratedCircuitsSoutheastUniversityMay2014万方数据东南大学学位论文独创性声明本人声明

2、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己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。研究生签名：建Ⅱ虹日期：翌丝』华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

3、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(包括刊登)论文的全部或部分内容。论文的公布(包括刊登)授权东南大学研究生院办理。研究生签名：囱迎垂导师签名：兰坌；：日期：知、啦c’．中万方数据摘要捅要随着电子设备的不断发展，对电源芯片的要求也越来越高，不仅仅需要其提供稳定的直流电源，同时也需要电源芯片具有高的转换效率、快速的响应速度以及更简单的控制方式。同时，不同的应用中电源芯片的要求各有不同，需要其具有不同的特点，通常需要电源芯片能够集成或兼容不同的工作模式。本论文采用恒定导通时问(ConstantOnTime，

4、COT)控制方式，设计了一款具有三种工作模式的降压型开关电源芯片。其中强制脉冲宽度调带tJ(ForcedPulseWidmModulation，FPWM)模式通过保持开关频率不随负载电流变化的控制，实现低噪声以及快速的响应；脉冲频率调fl；tj(PulseFrequencyModulation，PFM)方式通过轻载条件下开关频率的自动降低调节，实现高的电源转换效率，其仿真效率最高可达95％以上；超声(UltraSonic，US)模式在轻载时不但可以降低开关频率，而且能将开关频率限制在20kHz以上，以避免音频噪声。所设计的三种工

5、作模式可通过芯片SKIP引脚加不同的电压选择其中一种进行工作。在模块电路中，设计了模式选择电路、误差消除电路、导通时间计时器、电流限制电路、内部低压差线性稳压器(LowDropOutRegulator,LDO)、带隙基准电路等关键模块，完成了电路的仿真工作，所设计的模块电路和芯片系统都能达到指标要求。本文设计的DC．DCBUCK电源芯片采用韩国东部0．35岬BCD工艺，完成了芯片的电路、版图设计以及测试工作。测试结果显示：FPWM模式下开关频率保持在接近400kHz；PFM模式下开关频率随负载电流的降低而降低；US模式下开关频率

6、的最小值可以限制在20kHz以上，三种模式的工作逻辑测试结果与设计相符，达到预期功能。本论文所设计的芯片具有三种工作模式，根据其特点：PFPW模式可以工作于对干扰敏感的应用中，PFM模式可以工作于对效率要求高的应用中，US模式可以工作于对音频噪声敏感的应用中。同时该芯片具有大的电流驱动能力，可以为笔记本电脑、便携式PC以及其他便携设备提供完整的节省空间的电源方案。关键词：恒定导通时间，强制PWM模式，PFM模式，超声模式，高效率，降压型DC．DC万方数据东南大学工程硕士学位论文H万方数据AbstractWiththecontin

7、uousdevelopmentofelectronicequipments,therequirementsforpowerchipsarealsoincreasing．TheydonotonlyneedthepowerchipsprovideastableDCpowersupply，butalsoneedthepowerchipshavehighconversionefficiency，fasttransientresponsespeedandeasiercontrolmode．Moreover，indifferentappli

8、cations，itusuallyrequiresthepowerchipshavedifferentcharacteristics，generallyrequirepowerchipshavedifferentoperationmodes．Astep-down