便携应用DC-DC轻负载高效率的实现

《便携应用DC-DC轻负载高效率的实现》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第２９卷第６期半导体学报犞狅犾．２９犖狅．６２００８年６月犑犗犝犚犖犃犔犗犉犛犈犕犐犆犗犖犇犝犆犜犗犚犛犑狌狀犲，２００８便携应用犇犆犇犆轻负载高效率的实现袁冰１，２，２１２２１来新泉李演明叶强王红义贾新章（１西安电子科技大学微电子学院，西安７１００７１）（２西安电子科技大学电路犆犃犇所，西安７１００７１）摘要：提出了一种新颖的犇犆犇犆环路控制结构．轻负载时芯片自动进入省电模式，通过检测反馈电压使其在待机状态与固定峰值状态切换工作，平均静态功耗以及开关功耗大大减小，提高了轻负载效率，延长了便携应用电池的使用时间．内部同步整流消除了肖特基二极管的使用，进一步提高了效率．该结构在一款０

2、５μ犿犆犕犗犛工艺的降压型犇犆犇犆中进行了投片验证．输入电压３６犞，输出电压１８犞条件下，待机状态静态电流仅为２５μ犃，０．１犿犃负载下效率高达６２％，最高效率为９６％．关键词：降压犇犆犇犆变换器；效率；轻负载；省电模式；待机状态犈犈犃犆犆：１２８０；２５７０犇中图分类号：犜犖４３２文献标识码：犃文章编号：０２５３４１７７（２００８）０６１１９８０６１引言２控制结构与工作原理随着微电子技术的迅猛发展，电源管理类芯片已广２．１功耗分析泛应用于通信网络、计算机以及汽车电子等诸多产品领域．与犔犇犗线性稳压器相比，开关型集成变换器由于具图１所示为采用同步整流技术的典型降压犇犆犇

3、犆［５］有很高的效率使得它在应用中逐渐成为首选的电源管变换器简化框图，其中标识了各个器件的寄生参数．理方案，尤其是电流模犘犠犕型犇犆犇犆，它具有瞬态响对于电流模式犘犠犕控制犇犆犇犆而言，效率可以表示［１，２］应好，带载能力强等优点，因此受到了越来越多的青为输出功率与输入功率之比，引起功率损耗的因素有很睐．近年来手机、数码相机、犕犘３、犘犇犃、笔记本电脑等便多，主要可以分为：静态损耗、导通损耗和开关损耗．静携式产品迅速普及，在此类电池供电环境中，电池提供态损耗指由芯片静态电流（犐）引起的功耗；导通损耗包狊的能量有限，负载经常需要在很宽范围内变化，而大多括电感犈犛犚（犲犳犳犲犮狋犻狏犲狊

4、犲狉犻犲狊狉犲狊犻狊狋犪狀犮犲）和电容犈犛犚引数芯片由大负载转入轻负载时，电源效率急剧下降，严起的损耗，电流在开关管（犕犘）以及同步管（犕犖）上引起［３，４］重影响了电池的使用时间．这就对电源设计工程师的损耗以及犚犕犛电流引起的损耗；开关损耗主要由驱们提出了新的挑战．尤其在某些对噪声较为敏感的应用动电路在开关动作时对犕犘，犕犖寄生电容的充放电引环境中，由于无法采用犘犉犕模式，目前多数设计使芯片起．在中等负载以及重负载时，主要的功率损耗为导通在轻负载时进入犇犆犕（犱犻狊犮狅狀狋犻狀狌狅狌狊犮狅狀犱狌犮狋犻狅狀损耗，因此对于低电压低电流的便携式应用而言，采用犿狅犱犲）工作，这在一定程度上提高

5、了轻负载效率，但并陶瓷电容、低犇犆犚的电感以及同步整流技术可以有效不令人满意．提高效率．而在轻负载时，导通损耗明显降低，此时静作者基于广为采用的犘犠犕控制结构，利用０５态损耗以及开关损耗成为影响效率的主要因素．传统μ犿犆犕犗犛工艺设计实现了一款能够在全负载范围内维持高效率的单片电流模降压型犇犆犇犆．重负载时芯片工作在犘犠犕模式，片内同步开关管消除了肖特基二极管的使用，提高了效率．轻负载时自动进入省电模式，通过检测反馈电压使其在待机状态与固定峰值状态切换工作，使得平均静态功耗以及开关功耗大大减小，轻负载效率得到明显提高，延长了便携应用电池的使用时间．同时２５～５５犞的输入电压范围使

6、其非常适用于单锂电池供电应用．电路实现中，采用了一种新颖的复合比图１典型降压犇犆犇犆变换器控制框图较器，简化了电路设计，进一步减小了静态损耗．犉犻犵．１犜狔狆犻犮犪犾犮狅狀狋狉狅犾犱犻犪犵狉犪犿狅犳犇犆犇犆犫狌犮犽犮狅狀狏犲狉狋犲狉通信作者．犈犿犪犻犾：狔狌犪狀犫犻狀犵１９８３＠１２６．犮狅犿；犫狔狌犪狀＠犿犪犻犾．狓犻犱犻犪狀．犲犱狌．犮狀２００７１０２２收到，２００７１２２３定稿２００８中国电子学会第６期袁冰等：便携应用犇犆犇犆轻负载高效率实现１１９９图３省电模式波形图犉犻犵．３犠犪狏犲犳狅狉犿狊狅犳狆狅狑犲狉狊犪狏犲犿狅犱犲狅狆犲狉犪狋犻狅狀换器的峰值电流以及占空

7、比．犆犾犪犿狆有一个高门限犞犎以及低门限犞；在一般情况下，误差信号犞处于箝位犔犆电路限制的高低电平之间，不进行限幅箝位，电感电流图２本文作者设计的犇犆犇犆变换器结构框图的峰值由犞犆决定．为了防止电流过大损坏芯片内部开犉犻犵．２犅犾狅犮犽犱犻犪犵狉犪犿狅犳狋犺犲狆狉狅狆狅狊犲犱犇犆犇犆犮狅狀狏犲狉狋犲狉关管犕犘，箝位电路会限制输入到犘犠犕反相端的最高电平，当犞超过上箝位电平时，电感电流峰值就由犞犆犎犘犠犕控制方式轻负载时进入犇犆犕