高效电压模同步升降压型DC/DC集成电路设计与实现

摘要

本文以西安电子科技大学电路CAD研究所科研项目“电源管理类集成电路关键技术理论研究与设计”为背景，对单片高效电压模同步升降压型DC/DC转换器的工作原理和电路设计作了全面深入的研究。
　　 论文首先介绍了三种基本DC/DC转换器的拓扑结构，重点分析了同相四开关升降压型转换器的工作原理和系统特性，探讨并提出了实现高转换效率的控制电路设计思想。接着在上述基准上设计了一款高转换效率，固定频率操作的电压模同相升降压型DC/DC转换器芯片XD8168。
　　 XD8168采用同相四开关升降压型转换器的拓扑结构。设计中采用了新颖而高效的反馈控制电路，有效地克服了原有控制方式中存在的开关损耗过大的缺点，改进了开关管的控制操作，使最高转换效率可达96％。同时通过合理地选择系统控制方案，有效的降低了电路设计的难度。间歇工作模式的引入使芯片在轻负载应用下也能保持高效率。在XD8168电路设计中采用了内置同步整流技术，省去了外接肖特基二极管的使用，提高效率的同时还节约了PCB板的面积。论文还针对XD8168系统稳定性问题，介绍了外部补偿网络设计技术，给出两种有效的补偿方案，实现了优化系统稳定性和瞬态响应的目的。
　　 芯片整体电路基于国外某公司0.5um CMOS模型、Hspice仿真软件完成了芯片前仿真，满足了提出的功能要求和性能指标，现已进入版图设计阶段。