一款2.5A电流模式Buck型DC-DC的研究与设计

基于提高模拟控制电流模式Buck型DC-DC芯片效率的目的,通过对一款2.5 A电流模式Buck型DC-DC的功率管损耗模型进行分析,提出了一种根据负载电流不同而产生不同控制信号来控制振荡器充电电流大小的方法,从而实现振荡器频率切换进而提升效率。该电路主要由误差放大器、比较器和梯形波产生电路等构成,在CSMC 0.25BCD高压工艺库下,使用spectre完成电路设计与仿真验证,结果表明,在小于500 mA负载电流时,效率提升最高达10%;在500 mA至1.5 A负载电流时,效率提升最高达2%;在1.5 A至2.5 A负载电流时,效率提升最高达0.5%。     

基于峰值电流模控制的浮动栅驱动电路

设计了一种基于峰值电流模控制的浮动栅驱动电路,包括浮动栅宽电路和浮动栅压电路。电感电流的峰值由误差放大器的输出电压决定,不需要额外的负载电流信息进行浮动栅控制。可以根据负载电流的大小自适应调节功率管的栅宽和栅压,使效率得到优化。仿真结果表明,在1 MHz开关频率、5 V输入、0.8 V输出的双N管Buck变换器中,采用浮动栅驱动控制的Buck变换器与普通的Buck变换器相比,在轻载情况下最多可达到10%的效率提升。     

功率管分段驱动技术应用研究

高频率和高效率成为电源管理芯片的必然发展方向。功率管分段技术作为轻载下效率提升的重要技术之一,在高频率的工作环境下的应用值得研究。基于降压型DC-DC电路,阐述了分段驱动技术的原理,并在高开关频率、不同工艺下,对系统效率进行仿真。通过对比分析,得出适合高频率的功率管分段驱动方案,及其在不同工艺条件下的应用规律。     

负压DC-DC变换器中新型功率管驱动电路

提出了一种适用于反向降压(InvBuck)型负压直流-直流(DC-DC)变换器的功率管驱动电路。该驱动电路将输入的脉宽调制(PWM)信号生成两路非重叠的正压驱动信号,然后利用负压DC-DC变换器中飞电容的电压反转产生负压驱动信号。该驱动电路中所有MOS管以及功率管的漏源电压(V_DS)均不超过输入电源电压(≤V_IN),因而可用标准CMOS工艺实现。采用SMIC 0.18μm标准CMOS工艺完成了电路设计和仿真验证。结果表明,在900 kHz开关频率和5 V电源电压下,当PWM信号占空比在20%～90%范围变化时,本电路联合驱动功率管产生-0.99～-4.47 V的输出电压,仿真结果与理论计算值误差不超过0.7%,在输出最大电流100 mA时转换效率均大于91%。     

一种用于G类音频功放的带自适应输出的双模电荷泵

本文设计了一种给G类音频功率放大器提供自适应电源的双模电荷泵电路。根据输入信号的幅度,该电荷泵可以提供两档电压轨来节省功耗。它在重载下工作于电流控制模式,轻载下工作于脉冲频率调制(PFM)模式来降低功耗。在PFM工作模式下,引入功率管尺寸动态调整的技术来减小PFM模式下的输出电压纹波并防止开关频率进入音频范围。该电荷泵电路采用0.18μm,3.3V的CMOS工艺制备。试验结果表明该电荷泵在1/2x模式下可以实现79.5％的最高效率,在1x模式下可以实现83.6％的最高效率。在PFM控制模式下,电荷泵在负载电流小于120mA的范围内,其输出纹波小于15mV;在电流控制模式下,在负载电流小于300mA的范围内,其纹波小于18mV。测试结果与文中提出的功率分段的PFM控制模式的纹波、效率的解析模型得到的计算及仿真结果基本一致,验证了模型与分析方法的正确性。     

一种用于功率MOSFET的分段驱动电路设计

为减弱栅极电压过冲振荡,避免功率管在导通和关断过程中对系统以及其他电路产生的电磁干扰,提出了一种新型功率管驱动电路。该电路通过逻辑信号的分段控制,使得被驱动功率管缓慢开启和关断,研究了传统功率驱动电路的模型与工作过程,分析了功率管导通损耗的来源,提出驱动电路的要求,详细阐述了所设计的驱动电路的工作原理与工作过程,整个驱动电路采用0.18μｍ工艺在平台Cadence Spectre仿真并通过PCB板测量实现。理论与仿真结果表明,该设计可以有效达到减弱功率管过冲与振荡的要求,保证系统的稳定。     

一种基于双链延迟锁相环的实现DC-DC的零电压开关转换的栅驱动电路

本文陈述了一种基于双链延迟锁相环的实现DC-DC的零电压开关转换的功率管栅驱动电路。它使用两压控延迟链的延迟差作为死区时间,实现了高精度的零电压开关转换,并具有良好的线性度和较低的功耗。设计采用CSM 2P4M 0.35μm CMOS工艺,在输入电压3.3V,输出电压1.3V和4MHz开关频率下测试,在100mA到600mA负载电流范围内,为DC-DC提升效率2%到4%     

一种峰值电流模式下的轻载高效Buck转换器设计

提出了一种峰值电流模PWM下的轻载高效Buck DC-DC控制方案,该方案采用了峰值电流开关和采样保持电路,实现宽负载范围内很高的转换效率.其中峰值电流开关用以检测负载电流大小,作为轻载或者重载模式的判定;采样保持电路会在轻载模式下工作,通过控制误差信号的变化量来循环开启或者关闭转换器,完成对转换器的开关频率调制.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下,最高有96%的转换效率,而在10mA负载下依然能保持80.3%的转换效率.     

一种零死区栅驱动电路的设计

设计了一种结构新颖、适用于各种同步整流结构的零死区栅驱动电路,并在全桥输出结构的D类放大器中对其可行性进行了验证。通过控制输出同步整流功率管在开关过程中同时切换,避免了功率管寄生体二极管的开启,从而消除了体二极管导通产生的电磁干扰。基于0.6μmBCD工艺,对提出的零死区栅驱动电路进行仿真验证,结果表明,当穿通电流小于45mA时,可以保证在300mA以内负载电流下功率管的寄生体二极管不开启。     

PWM型DC-DC LED驱动电路的研究与设计

采用PWM型DC-DC降压拓扑电路结构和闭环恒流控制,设计了LED驱动电路,其工作在CCM模式。该LED驱动电路选用LM2575作为PWM控制芯片,并制作了该电路的实际电路板,其外围元件较少,电路结构简单,适用于中小型LED负载驱动。通过理论分析得到电路元件和各个节点的性能参数,并应用Simulink对DC-DC降压拓扑电路进行仿真。经调试与测量表明,该电路的电气性能良好,负载输出电压纹波在±0.1%以内,功率效率达到45.5%。