具有软起动功能的DC-DC升压转换器设计

摘要

如今可移动的电子设备已经应用于航天、家庭、工业生产、医疗等各个领域之中，而作为移动电子设备的核心设计—电源管理芯片，同样占据着举足轻重的位置。可移动设备的供电设备通常为电池，而电池所提供的电压通常不足以提供设备内部所需要的充电电压，因此内部需要一款高效率、体积小的升压DC-DC芯片，这就为DC-DC升压芯片开拓了市场需求。 本文设计了一种基于脉冲宽度调制（PWM:Pulse Width Modulation）控制的电压型升压转换电路，首先介绍了升压电路的基本原理，其次介绍了系统子模块，并详细阐述了软起动，放大器和欠压保护电路的创新设计。另外，为了提高芯片的使用寿命，该芯片具有过温保护，欠压保护和软起动的功能，在输入电压过低或芯片温度过高都会自动关断电路并且在电路启动时输出电压可以阶段性上升。其次，为了芯片的系统集成，将功率管置于芯片内部，从而减小片外的分立元件。最终通过Cadence软件对整体系统仿真验证得到了一款输出电压稳定在 10V的DC-DC 升压芯片，其最大的带负载电流为100mA，输出电压纹波小于35 mV。 本论文详细介绍了放大器、带隙基准、振荡器、过温保护、软起动和欠压保护电路的设计，基于子模块的设计完成了整体的DC-DC 升压芯片设计，此整体电路是基于0.25μm的vis25cb工艺，采用Virtuoso和Calibre软件对版图的DRC和LVS验证，及运用Cadence Spectre对系统仿真，得到的仿真结果与设计目标一致。

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