全集成高效降压型开关电容电源的设计

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7、㈠乳!!!Z：兰万方数据摘要随着现代集成电路的飞速发展，便携式电子设备市场也在快速成长，而电路系统的结构创新和性能提升都离不开高性能电源管理系统的支持，因此对电源管理系统的设计提出了新的挑战。降压型开关电容电源以其高效率，低纹波，全集成等优点逐渐成为便携式设备的主流电源方案。开关电容电源的转换效率直接受增益模式影响，当输入和输出电压偏离系统固定增益时，效率将受到严重影响，尤其当输入范围较大时，单一增益模式的缺点将更加明显。本文采用了多增益模式功率级，将宽范围的输入电压分为三段，根据不同的

8、输入电压值选择相应的增益模式，实现了系统的高增益匹配度，并提高了转换效率。多相位交错时钟控制技术能够在不增加系统功耗的前提下，降低输出纹波以及输出电容值，本文采用32相位交错时钟控制技术，该技术在保持功耗不变的情况下，将系统的充放电频率提高了32倍，因此将纹波降低到原来的1／32。为了弥补系统增益模式的有限性和离散性，增加了PFM调制方式，提高了系统对电源电压，负载电流变化的调节能力，增强了系统的稳定性有效解决了压控振荡器线性度和变频范围之间的矛盾。本文采用SMIC65nmCMOS工艺对系统进行了仿真和验证，最终完成系

9、统版图设计，并对电路中关键模块进行了后仿。仿真结果表明，论文提出的控制技术提升了系统的转换效率：峰值效率大于86％，平均效率高于70％，稳定了系统的输出电压：最大纹波低于25mV，最小纹波小于2mV，其余设计参数均满足设计指标的要求，验证了本设计的可行性和有效性。关键字：开关电容电源，多增益模式，Interleaving，中频切换，高效低纹波万方数据东南大学工程硕士学位论文万方数据AbstrsctAbs仃actWiththerapiddevelopmentofmodemintegratedcircuits．portab

10、leelectronicdevicemarketisrapidlygrowing，andthestructureinnovationandhigh—performanceofthecircuitsystemareinseparablefromthesupportofhigh—performancepowermanagementsystem，SOthedesignofthepowermanagementsystemfacednewchallenge．SwitchedcapacitorDC-DCisbecomingthem

11、ainstreampowersupplysolutionforitshighefficiency,lowrippleandfullintegration．TheefficiencyofswitchedcapacitorDC—DCisdirectlyaffectedbythegainmode，whentheinputandoutpu