一种宽负载高效率Buck转换器设计

本文提出了一种双模式调制技术,以提高宽负载范围内降压型DC-DC转换器的转换效率。采用自适应导通时间电路(AOT)和斜坡信号V_RAMP产生电路来维持转换器连续导通时间(CCM)工作模式下开关频率基本稳定;利用过零检测电路来检测电感电流,当电感电流过零时,能及时关断续流管,降低开关损耗,进一步提升轻载转换效率。该DC-DC基于SMIC 0.18 um BCD工艺进行电路仿真验证,该电路可在0～3A宽负载范围内正常工作,在输入电压3～5V范围内,PFM模式下输出电压纹波小于5.2mV,1m A负载下转换效率为87.37%。在PWM模式下输出电压纹波小于2.8mV,3A负载下最低转换效率为84.24%。峰值效率可达94.91%,全负载范围内转换效率大于84%。     

自适应开启时间Buck变换器定时器电路设计

设计了一种用于自适应开启时间(adaptive on-time,AOT)Buck型DC-DC变换器的定时器电路,采用了输入电压前馈补偿和输出反馈技术,使开关频率不随输入、输出电压变化,实现了固定频率的伪脉冲宽度调制。基于0.18μm BCD工艺进行电路设计,并使用Hspice仿真验证。仿真结果表明当输入电压从5~18 V,相同输出电压下开关频率变化不超过10 k Hz,不同的输出电压下系统开关频率变化不超过20 k Hz。同时,由于定时器中采用输入电压前馈技术,提高了输入线性瞬态响应速度。     

一种新的应用于开关电容DC/DC转换器的补偿电路

采用Chartered 0.35μm CMOS工艺,设计实现了输入电压范围2.7～5.5 V,负载电流高达200mA的降压式开关电容型DC/DC转换器.为了在整个输入电压和负载电流范围内稳定输出电压,并且提高输出电压精确度,在对开关电容转换器环路建模分析后,提出了一个新的应用于开关电容DC/DC转换器的频率补偿电路.该...     

电源

超小型快速瞬态POL转换器SMT12F型12A非绝缘负载点DC/DC转换器模块的安装面积为13.5mm×6mm,而功率密度却超过23W/cm3,其安装高度仅为7.9mm,适用于强迫通风和对流冷却两种环境,工作温度为-40～和对流冷却两种环境,+85℃。使用同步补偿调压器拓朴和600kHz开关频率,在5V输入、3.3V输出的情况下的效率为95%,内部功耗不到2W。只需5个22μF陶瓷输出电容器,瞬态响应功能可达200A/μs,最大输出电流可达12A。输出电压通过单个电阻器设置,并且在生成0.9V输出电压时无需外部引用。具有标准的远程感测、远程开关和电压容限功能,以及电源良好输…     

峰值电流模式降压DC／DC变换器芯片设计

设计了一种基于UMC 0.6μm BCD工艺的降压DC/DC转换芯片.采用固定频率脉宽调制(PWM)、峰值电流模式控制结构以提供优良的负载调整特性和抗输入电源扰动能力;在电流检测输出加斜坡补偿消除峰值电流模式次谐波振荡;设计增益较高、带宽较大的电压反馈误差放大器以提供大的负载调整率和提高负载的瞬态响应能力;设计高单位增益带宽的PWM控制器以适应高开关频率工作的要求,同时提高转换效率.系统仿真结果表明,在4~20 V的输入电压范围内,芯片的开关频率为600 kHz,开关电流限制值为1.8 A,典型应用下转换效率高达90%,并具有良好的抗输入扰动和负载调整能力、快速的瞬态响应能力、小的输出纹波等特点.     

轻载高效BUCK转换器的负载自适应控制方案

提出一种适用于电流模式降压型DC-DC转换器的负载自适应方案(LAM).该方案在宽负载范围内具有高效率.采用误差信号与负载自适应的门限做比较,判定转换器工作模式,根据负载电流的大小使开关工作在PWM模式或轻载模式.在轻载模式下,通过循环开启或者关闭振荡器来降低转换器的开关频率,减少开关损耗和静态功耗.对负载自适应阈值,电感峰值电流和负载电流之间的关系进行了分析和推导.采用0.5μm BCD工艺,仿真结果显示在输入电压12V,输出电压3.3V,负载较轻时,转换器进入LAM模式,转换效率大大高于同样负载下的PWM模式,特别是在ILoad=10mA时,PWM模式的转换效率只有45.6%,而LAM模式的转换效率棕80.1%.     

轻载高效Buck转换器设计及其纹波控制方案

提出了一种峰值电流模式PWM下的轻载高效Buck DC-DC控制方案。该方案根据负载大小来自适应调节开关频率和电感电流峰值,实现宽负载范围内高的转换效率和对输出纹波的控制。把误差信号与负载自适应的门限相比较,以判定转换器工作模式。在轻载模式下,通过循环开启或者关闭振荡器来降低转换器的开关频率,降低开关损耗。详细推导了在保持输出电压纹波不变的情况下,负载自适应门限与负载大小之间的关系,并在典型应用下得到二者呈线性关系的结论。采用0.5μm BCD工艺进行仿真,结果显示,在输入电压12 V,输出电压3.3 V下,轻载时最高有94.2%的转换效率,在负载从10 mA到500 mA变化时,轻载模式纹波为120~140 mV,与理论分析的控制纹波130 mV较为符合。     

一种瞬态增强的无外接电容LDO电路设计

设计了以增强型AB跟随器作为缓冲级的带瞬态增强电路的线性稳压器(LDO)。在保证LDO环路稳定性的同时,将增强型AB跟随器的偏置电流改为动态偏置电流,同时加入瞬态增强电路来改善系统重载到轻载来回跳变时的瞬态性能。仿真结果表明,该稳压器输入电压2.7~5 V,输出电压2.5 V,压差200 m V,电路空载时静态电流18μA,最大负载电流100 m A;在输出电容为100 pF时,负载电流以99×10~(–3)A/μs跳变,输出电压下冲和过冲分别为89 m V和110 m V,均在1.5μs内恢复稳定。     

Maxim新推80V抛负载保护2．2MHz双路输出DC—DC转换器MAX5098A／MAX5099

Maxim推出能够提供2A和1A输出电流的双路输出、高开关频率DC—DC转换器MAX5098A/MAX5099。转换器直接采用汽车电池供电,集成了能承受高达80V瞬态电压的抛负载保护电路,器件的工作电压可低至4．5V,以适应冷启动情况。另外,器件具有可编程的200kHz至2．2MHz宽开关频率范围,从而可以工作于AM频段以外的频率。     

一种峰值电流模两相交错Buck转换器

提出了一种降压型两相交错直流转换器。与传统单相转换器相比,该两相转换器具有输出纹波低、瞬态响应快、重载效率高等特性,适合为多核处理器供电。采用峰值电流模式,基于公共电压反馈回路及峰值电流信息,实现两相支路电流的均衡。依据负载电流范围自动选择运行支路个数,保证转换器在整个负载范围内具有高转换效率。基于TSMC 0.18 μm工艺进行设计,电源电压范围为2.7~5 V,支持330 nH~1 μH的小封装电感,最大电流驱动能力为5 A。仿真结果显示,在输入电压为4.2 V,输出电压0.9 V的条件下,整个负载范围内转换器的峰值效率为86%,最大稳态输出纹波低于2 mV,在5 A/1 μs负载瞬变条件下,负载调整率不超过28 mV/A。     

电源

电源管理器AP3591在100~700k Hz之间的电阻编程固定频率下工作,其自适应恒定导通时间控制算法能够应付非常宽广的输入输出电压比,并有助于减少外部部件数量。这款器件的输入和输出电压范围分别为4.5~26V及0.75~5.5V;输出电流则高达25A。该控制器提供两种工作模式选择,包括可在轻载情况下自动降低频率和提升效率的二极管仿真模式,以及有效防止轻载输出纹波的恒定频率连续导通模式。新控制器采用了十四引脚QFN3535     

一种16位600 MS/s电流舵D/A转换器的设计

基于0.18 μm CMOS工艺,设计了一种16位600 MS/s电流舵D/A转换器。该D/A转换器为1.8 V/3.3 V双电源供电,采用并行输入、差分电流输出的四分段(5+4+3+4)电流舵结构。采用灵敏放大器型锁存器可以精确锁存数据,避免出现误码;由恒定负载产生电路和互补交叉点调整电路组成的同步与开关驱动电路,降低了负载效应引起的谐波失真,同时减小了输出毛刺;低失真电流开关消除了差分开关对共源节点处寄生电容对D/A转换器动态性能的影响。Spectre仿真验证结果表明,当采样频率为625 MHz,输入信号频率为240 MHz时,该D/A转换器的SFDR为78.5 dBc。     

高效率快速响应的全集成KY升压转换器设计

基于TSMC 65 nm CMOS工艺,设计了一款高效率快速响应的全集成KY升压转换器.针对脉宽调制（PWM）轻载效率低,瞬态响应慢的问题,提出了一种带瞬态增强的自适应恒定导通与关断时间的变频控制策略.该策略采用自适应时间控制技术,可根据输入、输出电压和负载电流自动调整计时,优化了输出电压纹波.同时设计了瞬态增强电路,当输出低至限压阈值时,通过延长计时器的充电时间加速系统恢复.此外,还设计了DCM自校准电路,实现了精确的过零关断.仿真结果表明,在输入电压1.5 V,输出电压1.8 V的典型应用下,负载范围为0～120 mA,峰值效率为71.5%.在10 mA轻载下,效率仍有52.4%.当负载电流在110 mA的阶跃高度瞬变时,响应速度分别为2.55 ns/mA和6.18 ns/mA.     

一种采用SCOVP技术的高频率稳定度Buck变换器

提出了一种采用单周期输出电压预测(SCOVP)技术的自适应导通时间(AOT)控制Buck变换器。该变换器可以在输入输出电压及负载变化时实现频率恒定,并可设置外部电阻使Buck变换器准确工作在高开关频率下。首先分析了传统AOT控制Buck变换器的开关频率产生漂移的原因,并提出了一种采用SCOVP技术的单脉冲计时器(OST)电路。其次通过单周期占空比预测输出电压信息,并根据预测的输出电压和负载电流补偿T_ON时间,实现了Buck的频率稳定。该变换器采用0.18μm BCD工艺进行电路设计。仿真结果表明,在2 MHz开关频率下,负载电流从1 A到5 A变化时,Buck变换器的最大频率变化Δf_SW仅13 kHz,负载平均频率变化Δf_SW/ΔILoad为3.24 kHz/A。同时,变换器频率设置准确度从88%提升到99.35%。     

电源

2A开关电流的升压转换器升压转换器LT1935的输入为2.3～16V,输出电压可达38V,采用1.2MHz的恒定开关频率,片内的高压开关额定在40V,NPN开关能实现在2A电流下仅为180mV的VCESAT并独立于电源电压。采用3.3V、1A输入时可产生5V电压,或在SEPIC设计中从4个碱性电池产生在550mA电流下的5V电压。具有软启动功能,停机电流小于1μA,采用小体积的SOT-23封装。Linear Technologyhttp://www.linear.com1/8砖模块适用于IBC1/8砖DC/DC转换器CBE1448G1的效率高达94%,适用于中间总线,输入为42～53V,单输出为9.7～13.3V。提供正负逻辑型号…     

基于恒定开关频率DC-DC变换器的大功率LED驱动芯片

完成了一种降压型恒流LED驱动芯片的设计。采用迟滞控制模式以提高芯片工作时的瞬态响应速度;采用电阻分压式二阶曲率补偿方法设计出低温度系数和高电源抑制比的带隙基准电路;对导通时间与关断时间电路进行设计改进,使导通时间与关断时间均与输入电压有关,且相互抵消,从而使开关频率仅由负载和外接电阻决定,保证了开关频率的稳定,且可按需求选择。采用ASMC 0.5μm BCD 60V工艺,完成芯片的设计,流片测试结果表明:芯片可在10~40V的工作电压范围内提供350mA的恒定驱动电流,纹波为70mA;在输出电流为350mA、驱动3个LED时的输出效率高达90%,且在相同负载条件下,输出电流变化时,输出效率基本不变。     

一种用于总线终端的3A源-汇式线性稳压器的设计与实现

针对总线终端稳压器的设计要求,提出一种具有3A源-汇（source and sink）电流能力的快速响应线性稳压器。采用NMOS调整管结构和负载电流反馈技术,提高了系统的电流能力和响应速度。使用自适应零点补偿实现了全负载范围内source和sink环路的稳定性。此外,采用跨导匹配技术使得输出级的直通电流降低到3μA以下。该电路采用0.6-μm 5V/30V工艺投片验证,面积为1mm2。在20μF输出电容、?2A/1μs负载阶跃变化时的最大瞬态输出电压变化量小于3.5％,在?3A的负载范围内,输出电压变化小于?15mV。     

一种用于COT架构Buck变换器的导通定时器

针对恒定导通时间(COT)控制架构Buck变换器的开关频率随输入与输出电压变化较大的问题,在COT架构的基础上,引入输入电压前馈,使开关管导通时间与输入电压成反比,同时引入输出电压反馈,使开关管导通时间与输出电压成正比,从而使系统开关频率保持恒定,简化了输出滤波器的设计,减小了电磁干扰。Hspice软件仿真结果表明,导通时间随输入与输出电压的变化而变化,开关频率基本保持恒定。采用此结构的Buck变换器具有极佳的瞬态响应性能。     

一种宽输入电压范围软开关电流型DC/DC转换器

针对太阳能光伏及燃料电池等领域电源需要较宽输入电压范围的需求,提出一种通用的具有较宽输入电压范围的软开关电流型DC/DC转换器。该转换器采用了固定频率混合调制设计,可以在所有工作条件下实现半导体器件的软开关工作,并采用电流馈电技术以便适用于低电压高电流的电源。相较于传统转换器,该转换器更为通用,能够实现零电压开关和零电流开关,并且能够在输入电压和负载变化出现较大变化时控制输出电压。实验结果显示,在20-60V输入电压范围内且负载出现变化时,该转换器均表现出良好的性能。     

一种瞬态增强的无片外电容LDO设计

基于SMIC 0.18 um BCD工艺,采用自适应功率管技术和直接电压尖峰检测技术,设计了一种瞬态响应增强的无片外电容低压差线性稳压器。瞬态增强电路采用对称的频率补偿网络提高功率管瞬时摆率,抑制下冲;采用PMOS管组成的电荷泄放通路减小系统瞬时输出阻抗,抑制上冲。仿真结果显示：输入电压为3.5～4.5 V、漏失电压为100 m V时,系统最大输出电流为100 m A;线性调整率为0.04 mV/V,负载调整率为7.33 mV/A。负载电流在0～100 m A@1 us跳变时,上冲、下冲电压小于130 m V,建立时间小于1 us。