一种采用混合调制模式的高效BUCK芯片的设计与实现

摘要

便携式电子产品市场阔步向前，对开关电源的高效率、高可靠性等提出了更高的要求，这给其芯片设计提出了新的挑战。
　　 本文首先对现有开关电源技术现状及发展趋势进行了概述，并对BUCK变换器的工作原理及控制原理进行了介绍说明。在此基础上，设计了一款PWM/PFM混合控制DC-DC变换器芯片。设计时首先搭建了芯片的全局结构图，简要介绍了芯片的工作原理，以及优良的系统特性。接着就芯片中性能优异的特色功能模块如软启动等进行了电路级设计，并使用Hspice给出相关的仿真验证结果。最后，依据芯片的典型应用电路图，给出了一系列性能仿真结果，从而证明芯片的设计获得了成功。
　　 依据脉冲宽度调制(PWM)和脉冲频率调制(PFM)功率损耗特点，提出了一种PWM/PFM混合控制的电路结构，大大提高了全负载范围转换效率。引入了输入电压前馈以实现好的线性和负载校准。而动态输出电压配置可以在PFM模式也得到很小的电压纹波，而且也防止了轻载瞬态转为满载时电压的过降和满载瞬态转为轻载时电压的过冲。
　　 本文设计基于0.6μm BCD工艺实现，系统仿真结果表明该降压变换器控制芯片具备以下优点：快速的瞬态响应能力、优良的软启动性能、小的输出纹波、以及优异的变换效率（典型应用下可达94％）。