一种快速瞬态响应Buck变换器设计

提出了一种基于锁相环锁频锁相ACOT控制模式的Buck变换器。该变换器具有快速瞬态响应的特点。分析发现,在负载阶跃时,传统ACOT控制模式Buck变换器受到最小关断时间和锁相环速度的限制,不能完全发挥其瞬态响应快的优势。设计了一种根据设定的开关频率可自适应调节环路参数的Buck变换器,它在较宽的开关频率下具有快速的瞬态响应特性。采用0.18 μm BCD工艺对提出的Buck变换器进行仿真验证。结果表明,负载电流从1 A跳变到5 A时,输出电压下冲恢复时间减小为1.68 μs。     

快速瞬态响应的变导通时间模式Buck变换器

提出了一种具有快速瞬态响应的变导通时间(VOT)模式Buck变换器。VOT模式电路采用误差电压来调节导通时间,导通时间控制电路采用电流乘法器,以实现误差电压到导通时间的线性控制。突破了传统恒定导通时间(COT)模式电路中对等效占空比的限制,实现了瞬态响应的提升。仿真结果表明,与传统COT模式电路相比,VOT模式Buck变换器具有更好的瞬态响应特性。该Buck变换器的动态电压调节时间从17.8 μs减小到13.2 μs,过冲电压从200 mV减小到110 mV,负载阶跃恢复时间从13.4 μs减小到4.8 μs,下冲电压从172 mV减小到132 mV。     

用于峰值电流模Boost变换器的瞬态响应优化电路

为了提高瞬态响应速度,提出了一种用于峰值电流模PWM控制Boost变换器的瞬态响应优化电路。传统峰值电流模Boost变换器的带宽因受限于右半平面零点而限制了负载阶跃时的瞬态响应速度。该优化电路根据输出电压信号来输出自适应瞬态增强电流信号,优化了变换器的瞬态响应特性。采用0.18 μm BCD工艺对电路进行仿真验证。结果表明,负载电流从1 A变化到200 mA时,负载阶跃恢复时间从65 μs减小到50 μs;负载电流从200 mA变化到1 A时,负载阶跃恢复时间从46 μs减小到33 μs。     

开关DC-DC变换器的自适应占空比跨周期控制方法

针对脉冲跨周期调制(PSM)开关DC-DC变换器输出电压纹波较大的问题,该文提出一种新型的自适应占空比跨周期(ADPS)控制方法。在ADPS控制的变换器中,轻载下,每个周期变换器控制脉冲的占空比与该周期开始时输出电压与参考电压误差的平方根近似成正比;负载越轻,变换器的输出电压纹波越小。研究表明,ADPS控制的DC-DC变换器不仅具有比PSM控制的变换器更低的输出电压纹波,同时具有优异的鲁棒性和瞬态响应能力。     

一种基于COT控制的快速瞬态响应Buck变换器

设计了一种基于TSMC 0.18 μm CMOS工艺的快速瞬态响应Buck型变换器。基于电流模COT架构的Buck型变换器,结合电容电流采样电路和负载电流调节器,设计了一种新颖的瞬态增强电路,对负载电流进行补偿,有效地减小了恢复时间,提高了输出电压精度。仿真结果表明,没有瞬态增强电路时,负载电流从0 A跳变到3 A,电流变化率为3 A/10 ns,下跌电压为166.9 mV,恢复时间为5.8 μs；加入瞬态增强电路后,下跌电压变为21 mV,恢复时间变为0.5 μs。没有瞬态增强电路时,负载电流从3 A跳变到0 A,电流变化率为3 A/10 ns,过冲电压为73 mV,恢复时间为3.3 μs；加入瞬态增强电路后,过冲电压变为36 mV,恢复时间变为0.6 μs。     

基于自适应频率DPWM的数字控制Buck变换器

为了用于固定频率电压模PWM控制,提出了一种基于自适应频率DPWM的数字控制Buck变换器。在负载阶跃响应时,DPID的输出值发生改变,以调制PWM信号的占空比;DPWM频率根据输出误差值而变化,提高了PWM信号的调制强度。通过小数分频和检测ADC输出,实现了DPWM频率的变化。采用分段调节的方式,有效改善了电路的瞬态响应。该Buck变换器基于0.18 μm CMOS工艺设计。仿真结果表明,当负载电流在10~20 A范围变化时,过冲电压降低了5 mV,恢复时间缩短了10.5 μs,下冲电压降低了8 mV,恢复时间缩短了9.6 μs。     

基于电容ESR和预测调制的DC-DC变换器双环控制策略研究

针对boost型DC-DC变换器,研究基于输出电容ESR纹波电压的预测调制控制策略.首先提出了无需电流采样,并采用输出电容ESR纹波电压的双环控制系统.其次,为了提升DC-DC变换器系统性能,引入了预测调制策略,可以提高变换器瞬态响应速度,减小由输入电压及负载变化引起的扰动.同时,为避免次谐波振荡,采用谷值后缘预测调制技术.最后,对该变换器进行Simulink仿真,结果表明,采用基于输出电容ESR纹波电压的双环控制,结合谷值后缘预测调制技术,可以稳定变换器输出电压,提升瞬态响应性能.该策略无需电流采样以及谐波补偿等模块,能够有效降低硬件成本.     

使用高频环路的DC—DC电压源稳压变换器

使用高频环路的功率变换器具有几个突出的特点:电抗元件尺寸小,响应快,转换容易。这种变换器负载与环路电容无论串联或者并联都可以。环路电容与负载串联的变换器被负载春作电流源。本文研究了环路电容器与负载并联的DC—DC变换器。通过改变环路的频率使其输出的直流电压稳定。这种变换器相当于一个电压源,特别适用于电压源变换器。本文分析了这种变换器,在分析的基础上,提出了设计方法,画出了控制图,给出了实验变换器的实验结果。     

一种带瞬态响应增强的无电容型LDO

在传统无电容型LDO的基础上,设计了一种带瞬态增强的无电容型LDO。采用频率补偿方案,有效减小所需的片上补偿电容,节约了芯片面积。采用了过冲/下冲检测电路,用于检测负载瞬间变化时输出电压的变化,通过调节功率管栅极电压,提升了LDO的瞬态响应速度。采用0.13 μm标准CMOS工艺,对设计的瞬态增强无电容型LDO进行仿真验证。结果表明,片上补偿电容为2 pF时,系统静态电流为30 μA,当负载在1 μs内从1 mA变化到50 mA时,输出电压过冲为88 mV,下冲为50 mV,与不带过冲/下冲检测电路的LDO相比,分别提高了56%和54%。     

一种采用电压检测器的无片外电容FVF-LDO

提出了一种基于翻转电压跟随器(FVF)的无片外电容低压差线性稳压器(LDO)。采用电压检测器来检测输出电压,大幅改善了瞬态响应,克服了常规LDO面积大、需要使用片内大电容的缺点,仅消耗了额外的静态电流。该LDO采用90 nm CMOS工艺进行设计与仿真,面积为0.009 6 mm²,输入电压为1.2 V,压差为200 mV。结果表明,在50 pF负载电容、3～100 mA负载电流、300 ns跃迁时间的条件下,产生的上冲电压为65 mV,瞬态恢复时间为1 μs,产生下冲电压为89 mV,瞬态恢复时间为1.4 μs,且将负载调整率性能改善到0.02 mV/mA。