基于MOS分流技术的反激式DC-DC变换器的设计

电流检测是采用电流型控制方案DC-DC变换器的重要技术之一,文中在介绍了电流型PWM控制器的工作原理、特点的基础上,对检测电路进行分析,当输入电流大时,限流采样小电阻的损耗大,且难以单片集成。由此提出了解决此问题的MOS分流技术,并基于MOS分流技术设计了一种电流型反激式DC-DC变换器。该电路设计结构简单、成本低、易实现。     

一种新型高精度斜坡补偿电路

针对采用高端功率MOSFET的导通电阻作电流取样电阻的同步整流电流模式降压DC-DC变换器,设计了一种新型高精度斜坡补偿电路.该电路采用有一定死区时间的同步整流,防止主功率管和续流管同时导通.死区过后,主功率管给电感充电,此时,续流管漏极寄生电容还在放电,造成电流采样误差.针对该问题,提出一种斜坡补偿电路,进行误差消除...     

集成于电流模降压型DC-DC变换器的电流采样电路

针对电流模降压型DC-DC变换器,提出了一种新颖的CMOS片上电流采样电路.该电路结构简单,易于集成,功率损耗小,且通过MOSFET的匹配使采样比例几乎不受温度、模型以及电源电压变化影响.并通过进一步的优化设计,使得响应速度更快,工作电压进一步降低.提出的采样电路在一款基于0.5μm CMOS工艺没计的单片电流模降压型DC-DC变换器中进行了验证.在2.5～5.5V的电压范围,0～2A的负载范围内芯片工作稳定,瞬态响应良好,且效率高达96%.     

集成于电流模降压型DC-DC变换器的电流采样电路

针对电流模降压型DC-DC变换器,提出了一种新颖的CMOS片上电流采样电路.该电路结构简单,易于集成,功率损耗小,且通过MOSFET的匹配使采样比例几乎不受温度、模型以及电源电压变化影响.并通过进一步的优化设计,使得响应速度更快,工作电压进一步降低.提出的采样电路在一款基于0.5μm CMOS工艺没计的单片电流模降压型DC-DC变换器中进行了验证.在2.5～5.5V的电压范围,0～2A的负载范围内芯片工作稳定,瞬态响应良好,且效率高达96%.     

一种用于DC-DC变换器中的斜坡补偿电路

设计了一种应用于DC-DC变换器中的斜坡补偿电路.提出了一种新的动态斜坡补偿方法,使斜坡补偿电流的斜率随着占空比的增大而增大,在消除了次谐波振荡的同时,也避免了斜坡补偿对DC-DC变换器带载能力的影响.该斜坡补偿电路结构简单,易于实现,已在基于0.5 μm双极型CMOS DMOS(BCD)工艺设计的电流模降压型DC-DC变换器中得到了验证.测试结果表明,该DC-DC变换器在不同占空比下可稳定工作,可以满足一般的电源应用需求.设计的DC-DC变换器面积为2.2 mm×2.2 mm,其中斜坡补偿电路面积仅为0.2 mm×0.3 mm.     

一种改进型高增益Π源DC-DC变换器

针对传统Π源DC-DC变换器输入电流不连续、升压能力不强、电路效率低等问题,提出了一种改进型Π源DC-DC变换器拓扑,在保留传统Π源DC-DC变换器所有优点的同时,新的拓扑利用由电容、电感和二极管构成的无源吸收回路来吸收漏感能量,从而抑制输出电压尖峰。该网络不仅具有更高的电压增益,而且连续的输入电流特性使其能够应用于现代能源系统。对网络的电路结构和工作原理进行分析,并用仿真和实验进行了验证,仿真和实验结果证明了该变换器的有效性及其作为高升压DC-DC转换器应用的可行性。     

一种用于DC-DC变换器的斜坡补偿电路设计

峰值电流控制模式在DC-DC变换器中得到广泛应用,同时也带来了开环不稳定的问题。提出一种应用于DC-DC变换器的斜坡补偿电路。该电路将电流检测放大器的输出与斜坡信号叠加,实现了斜坡补偿。采用基于0.35μm的BCD工艺模型库,通过Cadence Spectre仿真验证,该电路可以有效地抑制次谐波振荡,提高DC-DC变换器的稳定性。     

降压型DC-DC变换器中的分时自适应消振电路设计

提出一种应用在降压型DC-DC变换器的分时自适应消振电路。该电路通过动态检测DCM工作模式下的振铃信号,自动调节消振电路接入系统的时间,同时分时调节阻尼电阻的大小,从而兼顾了效率和消振效果。此电路基于90nm CMOS工艺设计,已应用于一款高效率大电流Buck型DC-DC变换器。仿真和测试结果证明,系统具有良好的消振效果,轻负载下,与未加消振电路对比,该芯片高频振荡的衰减时间减小约90%。     

用于开关DC-DC变换器的高精度片上电流检测电路

设计了一种应用于开关DC-DC变换器的高精度片上电流检测电路。与传统方法相比,该电流检测方式采用无运算放大器的结构,去除了无运算放大器结构中的电流共享,从而提高了电流检测精度。将该电流检测电路应用于一款同步降压型DC-DC变换器,芯片采用0.35μm标准CMOS工艺。实验结果显示,电流检测精度在轻负载时可达98.7%,在大负载时高达99.7%。     

嵌入式开关电容DC-DC变换器的新颖控制技术

提出了一种针对单片集成开关电容DC-DC变换器进行优化的设计方案.阐述了开关电容DC-DC变换器电路的拓扑结构及其基本工作原理,给出了单片集成开关电容DC-DC变换器的等效电阻控制方法.考虑到集成工艺的兼容性问题,在电路设计时,用n沟MOSFET替代二极管;为了改善变换器的输出特性,在标准2μm p阱双层多晶硅单层金属CMOS工艺中增加了一次MOSFET阈值电压的调整步骤,实现了升压开关电容DC-DC变换器的单片集成.芯片面积为0.4mm2,测试结果显示,在变换器输入电压为3V,输出电压为5V,电路开关频率为9.8MHz时,输出功率为0.63mW,效率达到68%.     

On-chip CMOS current-sensing circuit for DC-DC buck converter

An on-chip CMOS current-sensing circuit for a DC-DC buck converter is presented. The circuit can measure the inductor current through sensing the voltage of the switch node during the converter on-state. By matching the MOSFETs, the achieved sense ratio is almost independent of temperature, model and supply voltage. The proposed circuit is suitable for low power DC-DC applications with high load current.     

Buck型变换器电路结构及其演化过程

文中论述了基于Buck型变换器的DC-DC、DC-AC、AC-DC和AC-AC变换器电路结构及其演化过程,给出了各类变换器的电路-拓扑实例和原理试验结果。理论分析和原理试验结果表明,Buck型变换器在中大容量的DC—DC、DC-AC、AC-DC和AC-AC电能变换中具有重要的应用价值。     

电流模降压变换器抗干扰电流采样电路设计

A novel anti-jamming integrated CMOS current-sensing circuit for current-mode buck regulators is presented. Based on the widely-used traditional current-sensing structure, anti-jamming performance is improved significantly by adding on-chip capacitors and one-shot circuit. Also the transient response is faster through the introduction of current offset. The circuit is concise, simple to implement and suits for SoC applications with single power supply. A dualoutput current-mode DC-DC buck converter with proposed structure has been fabricated with a 0.5 μm CMOS process for validation. In the 2.5–5.5 V input range, the two channels work steadily in the load current range of 0–600 mA. And the measured maximum efficiency is up to 96%.     

PWM型开关电容DC-DC变换器的 非线性动力学行为研究

建立了PWM型二阶开关电容DC-DC变换器的二维离散映射模型,用非线性动力学理论分析了映射模型定点的稳定情况.以电压反馈系数为参数,通过数值计算描绘了系统动态演化的分岔图和最大Lyapunov指数变化曲线.以二阶串并电容组合开关电容DC-DC变换器为例,用PSPICE软件对其进行模拟仿真,得到了变换器的混沌吸引子.理论分析、数值计算和模拟仿真保持了一致.     

基于简单拓扑的单相交流降压变换器研究

分析了一种新型单相交流降压变换器AC_Buck,该变换器由简单的DC-DC电路Buck衍化而来,仅使用两个功率开关,结构简单,控制简便,可实现交流-交流直接降压变换。文中对该变换器的工作原理进行了详细分析,针对电路存在的功率管换流的关键问题,提出了采用RCD换流电路的解决方案,并对该方案进行了详细分析。通过仿真验证了采用RCD换流电路的AC_Buck变换器的可行性。     

采用有源电容倍增器改善开关电容DC-DC变换器的性能

研究了开关电容DC-DC变换器输出电压与电容的关系,分析了变换器输出电压波纹产生的原因.针对变换器中大电容难集成的问题,提出了一种基于跨导放大器和第二代电流传输器的有源电容倍增器的新型拓扑结构.该电路只用较少的元件就可以实现开关电容变换器中的浮地和接地电容.以二阶开关电容DC-DC变换器为例,用PSPICE软件分别对采用了有源电容倍增器的新型结构和传统结构进行了仿真.结果显示,基于有源电容倍增器的开关电容变换器仅用100pF电容就等效了200nF电容的输出性能,而且具有更低的输出电压波纹.     

降压型转换器的下功率管过流保护电路设计

基于降压型DC-DC转换器结构,设计了一个在下功率管导通时预防过流情况发生的保护电路。首先阐述了下功率管过流保护电路设计的必要性,并从降压型DC-DC的电路原理上分析了针对下功率管的过流保护机制。接着详细介绍了该电路的工作原理和实现方式,在此基础上重点论述了一个运用在保护电路中的结构简单、检测准确的采样电路的设计。利用CSMC0.6μmBCD工艺,对该过流保护电路进行了仿真,在设置的仿真条件下,电路的采样误差不超过10%,响应时间约为280ns。仿真结果显示,整个电路设计具有响应快速、保护范围可灵活设置等特点。     

电压模式 Buck变换器典型工作状态分析

电压控制型Buck变换器是典型的非线性电路系统。根据DC-DC Buck变换器的工作特性,建立了研究其非线性现象的仿真模型,分析了Buck变换器的分岔稳定性和混沌化特性,揭示了以输入电压和电感作为分叉参数的混沌现象及系统输出特性;从时域角度分析参考电压波形与输出电压波形交点的变化对变换器工作状态的影响,在相图中得到系统由稳定到混沌的演化过程,并验证了该模型的合理性和可行性。该研究方法也为其他模式DC-DC变换器的分岔与混沌现象提供理论和实验基础。     

DC-DC buck变换器的混沌现象分析及其控制

作为典型的分段光滑系统,DC-DC变换器中会出现诸多复杂的非线性现象,如分岔与混沌。文中从系统传递能量的角度分析了电压反馈型DC-DC buck变换器中混沌产生的机理,指出系统能量的增加是使系统产生混沌的主要原因。在此基础上,提出了一种采用以电感电流为控制变量的脉冲反馈控制器,实现了对电压反馈型DC-DC buck变换器混沌现象的控制。最终通过理论分析、数值计算及电路仿真证实了该方法的正确性及有效性。上述研究结果有助于加深对电路系统动力学特性的认识与理解,对优化系统参数、提高系统性能具有理论和实用价值。     

Design of anti-jamming current-sensing circuit for current-mode buck regulator

A novel anti-jamming integrated CMOS current-sensing circuit for current-mode buck regulators is presented.Based on the widely-used traditional current-sensing structure,anti-jamming performance is improved significantly by adding on-chip capacitors and one-shot circuit.Also the transient response is faster through the introduction of current offset.The circuit iS concise,simple to implement and suits for SoC applications with single power supply.A dual-output current-mode DC-DC buck converter with proposed structure has been fabricated with a 0.5μm CMOS process for validation.In the 2.5-5.5 V input range,the two channels work steadily in the load current range of 0-600 mA.And the measured maximum efficiency is up to 96%.