全负载下实现高效率的DC-DC转换器芯片设计

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1、维普资讯http://www.cqvip.com第37卷第1期东南大学学报(自然科学版)Vo1．37No．12007年1月JOURNALOFSOUTHEASTUNIVERSITY(NaturalScienceEdition)Jan．2o07全负载下实现高效率的DC．DC转换器芯片设计常昌远谭春玲姚建楠邹一照魏同立(东南大学集成电路学院，南京210096)摘要：首先讨论了DC—DC转换器的功率损耗源，根据重载情况下PWM控制效率高而轻载情况下PFM控制效率高的特点，提出了全负载下实现PWM／PFM自动切换以降低功耗、提高电源效率的控制方法．将相加模式PWM、跳周期和限流相

2、结合的PFM整合于一个系统中，使整个系统高效协调地工作，并在较大的负载变化范围内均具有高效率的优点．系统采用0．5ixmCMOS工艺实现，对系统的仿真结果表明，系统正常工作，成功实现了PWM／PFM的自动切换，性能指标达到了设计要求．关键词：脉冲宽度调制；脉冲频率调制；PWM／PFM自动切换；DC—DC转换器；全载效率中图分类号：TN710文献标识码：A文章编号：1001—0505(2007)014)0224)4Designofhigh-eficiencyDC-DCconverterwithfullloadChangChangyuanTanChunlingYaoJian

3、nanZouYizhaoWeiTongli(CollegeofIntegratedCircuit，SoutheastUniversity，Narljing210096，China)Abstract：ThesourcesofpowerdissipationofDC—DCconverterarediscussedfirstly．ThecontrolmethodsofDC—DCconvertersuchaspulsewidthmodulation(PWM)．pulsefrequencymodulation(PF】Ⅵ)andPWPF】Ⅵhybridcon~olareanalyz

4、edtogetherwiththeirpoweremciency．TheresultshowsthatPWMisofhighefficiencywithheavyloadandPF】ⅥiSofhighefnciencywithlightload．SoPWM／PF】ⅥautomaticswitchingDC．DCconverteriSproposedtOlowerthepowerlOSSandim．provethepowerefnciency．TheswitchingisaccordingtOthevariationoftheload．Theproposedsystemi

5、ntegratessummingmodePWM．skippingcyclesandcurrentlimitedPFMintoonesystem．Itmakesthewholesystemworkemcientlyoverawideloadvariation．Thewholesystemaredesigned．simulatedanddebuggedwith0．5mcomplementarymeta1．oxide．semiconductortransistor(CMOS)process．Thesimulationresultsshowthatthesystemcanwor

6、kproperly．andPWⅣ【／，P同ⅥautomaticswitchingiSachievedsuccessfully．Itsperformancemeetsthedesignrequirements．Keywords：pulsewidthmodulation；pulsefrequencymodulmion；／PFMautomaticswitching；DC—DCconverter：emciencywithfuUloadDC—DC转换器芯片由于具有效率高、体积小、DC—DC转换器的设计．重量轻等特点而广泛应用于诸如手机、PDA、mp31功率损耗源分析等便携式电子产

7、品中．近年来人们提出进一步提高效率降低功耗的方法，如：同步整流技术、软开关技DC—DC转换器芯片的功率损耗源都可以分为术、控制模式变换技术¨等．但由于便携式电子导通损耗、驱动和开关损耗、控制电路损耗，其中控产品通常采用电池供电，其负载变化范围大且长时制电路损耗与功率级损耗相比可以忽略不计，功耗间处于待机状态，这就要求DC-DC芯片在全负载主要集中在功率级MOS管及其驱动电路上．下均具有高效率以延长电池的使用寿命，为此，本1)导通损耗文给出了一种PWM／PFM自动切换实现高效率的P。=)Rd。(1)本文采用同步整流技术，功率级主开关管为收稿