一种升压式PFM DC-DC转换器设计

摘要

随着便携技术的不断发展，不同类型的用电设备需要灵活、高效和稳定的供电形式。PFM模式的电源管理模块具有转换效率高、功率输出可调范围大等优点，得到了广泛的研究。本文首先分析了DC-DC转换器的基本原理和BOOST原理，在此基础上，针对普通电池供电设备，给出了一种升压型BOOST PFM DC-DC转换器设计，利用Candance Specture软件，通过对比分析，实现了单元模块的电路设计并进行了仿真验证。仿真结果表明，在不同供电模式下，该芯片均达到转换效率的要求，整体电路结构简单、输出电压精度高、功耗低。基于0.35μm mix CMOS工艺完成了版图设计，芯片面积为1mm2。

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第一章绪论

1.1开关电源的发展趋势

1.2本文的主要工作及安排

第二章DC-DC基本原理

2.1简介

2.2降压式DC-DC变换器

2.3升压式DC-DC转换器

2.3.1升压式DC-DC工作原理和基本关系

2.3.2升压式DC-DC的脉宽调制和脉频调制

第三章电路整体结构设计

3.1 DC-DC变换器基本结构

3.2工作原理

3.3外围元件的选择

3.3.1电感的选择

3.3.2电容器(Cin、CL)的选择

3.3.3二极管的选择

第四章升压式PFM DC-DC芯片模块电路设计

4.1带隙基准电路设计

4.1.1带隙基准的基本原理

4.1.2带隙基准电路的原理图

4.1.3带隙基准电路的改进

4.1.4启动电路

4.1.5仿真结果

4.2振荡器的设计

4.2.1环形振荡器工作原理

4.2.2环形振荡器设计

4.2.3仿真结果

4.3误差比较器

4.3.1基本原理与性能要求

4.3.2误差比较器电路设计

4.3.3仿真分析

4.4限流比较器的设计

4.4.1峰值电流检测方法

4.4.2选择检测与实现方法

4.5参考电流源电路设计

4.5.1电流镜式电流源

4.5.2实际电路设计

4.6过温保护电路设计

4.7 PFM控制逻辑电路与使能控制电路设计

4.7.1 PFM控制逻辑电路

4.7.2使能控制电路

4.8功率管驱动电路设计

第五章版图设计

5.1版图设计

5.1.1基本元器件的版图设计

5.1.2匹配器件的设计

5.1.3保护环的设计

5.1.4 ESD保护的设计

5.2版图优化及验证

5.2.1版图优化

5.2.2版图验证

5.3版图的整体设计

第六章结论

致谢

参考文献