輕載高效Buck型DC-DC轉換器研究與設計.pdf

1、低功耗，高效能，是當今綠色電源設計的趨勢，大到電源系統(tǒng)模塊，小到電源芯片皆是如此。本文在降壓型DC-DC轉換器基礎上研究低功耗，高轉換效率，高性能的電源控制環(huán)路方案。
　　為了對比分析，本文首先討論了一種應用廣泛的輕載高效模式，零電流開關和突發(fā)模式(Burst mode)組合而成的ZCS(Zero Current Switch)模式。電感電流連續(xù)過零時進入輕載模式，探測到輸出電壓下降時離開輕載模式。采用0.5-μm BCD工藝，在

2、輸入電壓12V，輸出電壓3.3V的典型應用下，負載降到400mA時進入ZCS模式，轉換效率大大高于同樣負載下的PWM模式，特別是在負載10mA時，PWM模式的轉換效率只有45.6％，而ZCS模式的轉換效率有81.8％.但ZCS模式在輕載到重載切換時響應較慢，輸出電壓下墜較大。
　　接著本文討論了LAM(Load Adaptive Mode)輕載高效模式，不同于ZCS模式，LAM模式下由誤差放大器構成的電壓環(huán)路始終工作，在模式切換時

3、具有更快的負載響應。在LAM模式下，會根據(jù)負載大小來調節(jié)輕載門限電壓，同時調節(jié)電感電流峰值，通過理論推導與電路設計，實現(xiàn)了對輸出電壓紋波的控制。但LAM模式的缺陷在于其輕載模式的負載門限較高，在中間負載區(qū)間(400mA＜ILoad＜1 A)也進入了不合適的輕載模式而導致性能大大下降。
　　而后，本文結合ZCS模式和LAM模式各自的優(yōu)點，設計出了一種新的輕載高效PCS(Peak Current Switch)模式，其將峰值電流開關和

4、采樣保持模式組合，克服了ZCS模式大負載響應慢和LAM模式的輕載門限高的問題。在典型應用下，PCS模式的輕載門限為200mA，全負載段(10mA到3A)的轉換效率在82％以上，峰值轉換效率達95％.在3.3V輸出下，負載由50mA突變到2A時，輸出電壓只有56mV(1.7％)的下墜。
　　最后，本文對上述三種輕載模式進行了對比與總結。在全輸入輸出范圍來看，PCS模式是最優(yōu)的輕載高效模式，其在輸出電壓紋波和負載響應上都明顯優(yōu)于ZCS