低功耗DC-DC變換器的設(shè)計研究.pdf

1、隨著片上系統(tǒng)SoC設(shè)計技術(shù)的高速發(fā)展，如今SoC已成為集成電路發(fā)展的熱點，可以說，集成電路已進(jìn)入SoC時代。SoC技術(shù)在單一硅芯片上集成了數(shù)字電路、模擬電路、信號采集和轉(zhuǎn)換電路、存儲器等，實現(xiàn)一個系統(tǒng)的功能。這些模塊都需要電源的支持，良好的電源供給是系統(tǒng)穩(wěn)定工作的基礎(chǔ)，最常見的解決辦法是在SoC芯片外加一塊或幾塊電源芯片供電，以滿足系統(tǒng)的要求。然而為了減少電源損耗，減小系統(tǒng)的體積，降低成本。設(shè)計者希望把電源也集成到SoC當(dāng)中。同時，隨著

2、半導(dǎo)體工藝技術(shù)的提高及便攜式電子產(chǎn)品的迅猛發(fā)展，電子產(chǎn)品對電源的要求越來越大，寬輸出電流范圍、低功耗是電源IC發(fā)展的必然趨勢。另外，為了實現(xiàn)小型便攜式電子產(chǎn)品的普通電池供電，單片升壓型DC/DC變換器的設(shè)計研究的重要性毋庸置疑。 鑒于以上幾點，同時考慮到當(dāng)前在SoC設(shè)計中數(shù)字CMOS工藝占有主導(dǎo)地位，因此本課題的研究內(nèi)容是：基于標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字CMOS工藝(SMIC0.18um CMOS工藝)的升壓型、低功耗DC/DC變換器設(shè)計研究。

3、 本論文比較分析了多種DC/DC變換器，以及各種反饋控制方式的優(yōu)缺點，選擇采用Boost升壓電路實現(xiàn)，并采用電壓模式的PWM反饋控制方式將變換器構(gòu)成閉環(huán)系統(tǒng)，以提高輸出的精度和動態(tài)特性。對于Boost拓?fù)潆娐分械脑?shù)，按照課題提出的設(shè)計規(guī)格和低功耗的要求進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計。在實現(xiàn)過程中，設(shè)計了低電壓基準(zhǔn)電壓源，以確保輸出電壓隨輸入電源電壓變化的波動較?。豪秒娙莸暮懔髟闯浞烹娫O(shè)計了頻率基本不隨電源電壓變化的鋸齒波發(fā)生器；另外，設(shè)計了

4、低功耗寬帶誤差放大器、低功耗功率管驅(qū)動電路等。 論文分析了Boost變換器系統(tǒng)存在的常見問題，如無法啟動現(xiàn)象、啟動時電流浪涌現(xiàn)象、系統(tǒng)不穩(wěn)定等，并相應(yīng)地加入了最大占空比限制電路，軟啟動電路與過流保護(hù)電路，以及反饋補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)。并對這些電路進(jìn)行了仿真優(yōu)化與測試。最后對變換器進(jìn)行了系統(tǒng)級的仿真優(yōu)化，采用同步整流技術(shù)，降低了變換器的整流損耗，提高了系統(tǒng)的效率。并在各種條件下對系統(tǒng)功能和性能進(jìn)行了仿真測試，設(shè)計的轉(zhuǎn)換器能夠在寬輸入電壓、寬輸