基于設(shè)備通信應(yīng)用的降壓式直流-直流轉(zhuǎn)換器的研究與設(shè)計(jì).pdf

1、近年來(lái)隨著國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體市場(chǎng)領(lǐng)域的擴(kuò)張，設(shè)備通信領(lǐng)域中的電源管理芯片蘊(yùn)含了巨大的發(fā)展空間。本文基于設(shè)備通信領(lǐng)域中HART協(xié)議的應(yīng)用需求，提出了一款高性能降壓型直流-直流轉(zhuǎn)換器。芯片可以實(shí)現(xiàn)電壓-電流轉(zhuǎn)換，以及輸出電壓隨負(fù)載電流動(dòng)態(tài)調(diào)整的功能。
　　本文詳細(xì)論述了Buck轉(zhuǎn)換器的系統(tǒng)級(jí)設(shè)計(jì)思路，提出了合理的系統(tǒng)架構(gòu)。將離散的開(kāi)關(guān)電源工作方式線性化為連續(xù)的小信號(hào)模型，并進(jìn)行了建模仿真，設(shè)計(jì)合理的補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)，保證環(huán)路的穩(wěn)定性。
　　芯片

2、具有高功率密度的特點(diǎn)，集成調(diào)整管與續(xù)流管兩個(gè)功率器件，實(shí)現(xiàn)同步整流。芯片工作時(shí)輸入電壓為6～30V，負(fù)載范圍4～25mA，采用峰值電流模式的PWM控制環(huán)路;系統(tǒng)工作在固定頻率下，振蕩器時(shí)鐘周期可通過(guò)片外電阻進(jìn)行調(diào)節(jié);設(shè)計(jì)了自適應(yīng)斜坡補(bǔ)償電路，避免了峰值電流模式下的次諧波振蕩問(wèn)題;集成了欠壓鎖定、過(guò)壓保護(hù)、過(guò)溫保護(hù)等模塊，使系統(tǒng)在安全可靠的環(huán)境下工作。
　　為了提高系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換效率，本文采取了多種方法和技術(shù)創(chuàng)新。采用SenseFET峰

3、值電流采樣技術(shù)，降低采樣電路的導(dǎo)通損耗;具有PWM/PSM雙模式控制方式，選擇合適的負(fù)載工作點(diǎn)切換工作模式，使系統(tǒng)在全負(fù)載范圍內(nèi)保持80％以上的效率，最高效率高達(dá)94.3％。
　　芯片采用SLIC0.8μm/40V350A/600A雙柵BiCMOS工藝，功率管采用的是40V高壓600A厚柵MOS管，功率管柵極耐壓高達(dá)30V。因此，功率管柵極驅(qū)動(dòng)電壓可以設(shè)定為高壓，降低了單位面積的導(dǎo)通阻抗，從而節(jié)省芯片面積。芯片最終的版圖面積為1.