低功耗升压型PFM+DCDC转换器_图文

1、 2007年第24卷第11期微电子学与计算机值D c D c 系统控制方式大致有两种基本类型:PFM(PIIl8e F r e 呵I l e I I c e M o d u l a t i 衄和阿M (P I l l s e widtll撕,本系统采用控制方式。相对于删模式,P F M 的电路功耗更低.特别是轻负载时的转换效率会更高。系统的工作原理参照图1.设初始y。=0v,FBy。,AI比较器输出高电平使内部电路正常工作。当功率开关管Q3开启时,整流二极管D1关闭,Q3的集电极电流地以(ybPa§。!薹i薹蓄塞萋蒸i引彗f;迅萋鑫薷姜蓄薹;蒌嚣;蓁皲萋堡耄龚高;越冀望窆塑毪蠹鋈霪竖

2、薹簟、.§器妻蕈萋翥霎;茎乔呈一i掌蠢霎耋藿萋荔萋薹:藿善藿王麦蓑囊蔷耋望;羹=要鍪薹羹冀;霉翼薹荔雾饕基;芝萎蓊鬟秦,蓍:垂囊;箩u攀薹餮i誊。彗.hl聪Ipl;x1:=ptr.datal;也:=ptr.data2;】【3:=ptr.data3;L:=ptr.1eft;M:=ptr.111id;r:=ptr.nght;t opl:=plr.next;disp。se(ptre11ddse efror(stackl isml'朗d;pcIpl埘t :pt;d:intq;er;neXt:pointeend :同理趼ACK3研in itiali ze:s协ck3/4、p3B T中结

3、点的分盯中结点的分r结点有效非叶结点IL结点无效。L叶绔点(valid=tmc;Icn.图4几个基本的操Search(f,r,a设r是被搜索的录当前正在搜索的位找的值(即key值。Tr中,否则a不在n在插人或删除的点到操作点之间各结此,在搜索过程中, 低功耗升压型PFM DC-DC转换器作者:应建华, 李进, YING Jian-hua, LI Jin作者单位:华中科技大学,电子科学与技术系,湖北,武汉,430074刊名: 微电子学与计算机英文刊名:MICROELECTRONICS & COMPUTER年,卷(期:2007,24(11被引用次数:1次参考文献(4条1.戴显治.林争辉一种

4、高效率PFM控制策略期刊论文-微电子学 2003(102.Moore Bruce D PSU IC for battery-powered system 1994(053.Moore Bruce D Step-up/step-down coverters power small portable system 1994(024.Moore Bruce D Regulator topologise standardize batterypower system 1994(01相似文献(10条高效率DC-DC转换器可以延长手持装置用电池寿命.该文结合工程项目设计了一种高效率DC-DC转换器.从DC

5、-DC转换器的降压型拓扑结构出发,对转换器的两种控制方式PWM和PFM,作了详细的阐述和探讨.分析两种控制方式的优缺点和改进措施,并给出相应的解决方案.该文的DC-DC转换器采用优于PFM和PWM的PFM/PWM混合控制方式,实现了输出电压为12V,负载从0.25A3A范围内效率为90%以上的要求.对DC-DC转换器的系统架构和内部关键电路的设计进行详细的描述.对关键电路进行HSPICE模拟验证,根据工作模式选择合适的外部元件对系统进行模拟,并给出模拟结果和结果分析.模拟结果证明该转换器满足了不同负载下高效率的设计要求.随着消费电子产业的蓬勃发展,DC-DC转换器在电子产品里得到了广泛的应用。

6、由于便携式电子产品中电池容量有限,因此必须提高DC-DC转换器的电源转换效率以延长电池的使用时间。本文首先介绍了降压DC-DC转换器的主电路结构及工作原理,讨论了DC-DC转换器的功率损耗源,分析了脉冲宽度调制(Pulse WidthModulation,PWM、脉冲频率调制(Pulse Frequency Modulation,PFM和PWM/PFM混合控制等:DC-C转换器的控制方法及其电源效率。分析结果表明重载情况下PWM控制模式效率较高,轻载情况下PFM控制模式效率较高,因此提出了根据负载情况实现:PWM/PFM自动切换以降低功耗、提高电源效率的控制方法,将相加模式PWM(Summin

7、g:Mode Control PWM、跳周期(SkippingCycles和限流(Current Limited相结合的PFM整合于一个系统中,使整个系统高效协调的工作。本文采用0.5mCMOS工艺,设计了基准电压源、误差放大器、电流反馈电路、加法器Mixer、振荡器OSC、PWM/PFM选择等关键电路,并对这些模块及其构成系统的性能进行模拟和调试,仿真结果表明,系统能够正常工作,实现了PWM/PFM的自动切换,性能指标基本满足设计要求。3.期刊论文何凤琴.田贞富.吴玉广一种升压型PFM控制DC/DC转换器-电子设计应用2007(5本文设计了一种升压型PFM控制DC/DC转换器,该电路可在低输

8、入电压0.9V下工作,利用PFM控制电路,根据负载大小自动切换占空比系数,结构简单、功耗低、在大范围内可获得较低的输出纹波和高效率,输出电压精度为土0.3%.4.学位论文杭帅楠一种升压式PFM DC-DC转换器设计2008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

9、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0.35m mix CMOS工艺完成了版图设计,芯片面积为1mm2。5.期刊论文常昌远.谭春玲.姚建楠.邹一照.魏同立.Chang Changyuan.Tan Chunling.Yao Jiannan.Zou Yizhao.Wei Tongli全负载下实现高效率的DC-DC转换器芯片设计-东南大学学报(自然科学版2007,37(1首先讨论了DC-DC转换器的功率损耗源,根据重载情况下PWM控制效率高而轻载情况下PFM控制效率高的特点,提出了全负载下实现PWM/

10、PFM自动切换以降低功耗、提高电源效率的控制方法.将相加模式PWM、跳周期和限流相结合的PFM整合于一个系统中,使整个系统高效协调地工作,并在较大的负载变化范围内均具有高效率的优点.系统采用0.5 m CMOS工艺实现,对系统的仿真结果表明,系统正常工作,成功实现了PWM/PFM的自动切换,性能指标达到了设计要求.以电池供电的便携式电子设备的广泛应用,对电源管理芯片提出了更高的要求。小型化、低功耗、高转换效率的开关电源芯片成为其发展的趋势之一,普遍地被应用于驱动有源矩阵薄膜晶体管(TFr和液晶显示器(LCD等产品中。本文采用UMC 0.6um 2P2M BCD工艺,分析和设计了一种高频、高效的

11、电流控制模式DC/DC单片开关电源,同时内含两个高性能的Rail-to-Rail运算放大器。作者首先介绍了DC/DC变换器的基本原理,简要阐述了PWM和PFM调制方式,对比了电压控制和电流控制两种模式,并且分析了各自的优缺点;其次,根据应用要求进行了电路的总体结构设计,完成了多个核心电路的分析和设计。限于文章篇幅,作者有选择地分析和设计了带隙基准源、运算放大器、振荡器、误差放大器、PWM比较器、分频延时电路以及温度保护和欠压封锁等核心模块。在完成原理分析与电路设计的基础上,本文应用EDA软件HSPICE对各个核心电路模块进行了仿真和模拟,仿真结果达到了预定指标,验证了作者在文中所阐述的电流控制

12、模式DC/DC转换器的设计理论,是设计理论与实践相结合的一次有价值的尝7.期刊论文应建华.段毅君.YING Jian-hua.DUAN Yi-jun低功耗升压型PFM DC-DC LCD偏置芯片设计-通信电源技术2008,25(2设计了一种基于PFM DC-DC的升压型低功耗LCD偏置芯片.文中详细地阐述了系统工作原理和PFM信号的产生过程,并重点介绍了系统的PFM控制电路、误差放大器和限流模块.该芯片采用XFAB Bi-CMOS 0.6 m工艺进行流片.测试结果表明,芯片的开关频率为512 kHz,静态工作电流约为18A,芯片转换效率最高可达88%.8.学位论文 李雷 降压型DC-DC转换器

13、的研究与设计 2009 近年来，越来越多的电子类设备涌入市场，特别是便携式产品，如手机、PDA、数码相机等等。电源是电子设备的供电系统，电源质量的好坏直接决 定着电子设备的性能。DC-DC转换器被广泛地应用于便携式设备的电源管理，改善便携式设备的供电系统，延长供电电池的工作时间。 本文首先介绍了降压型DC-DC转换器的主电路结构及工作原理，并对DC-DC转换器的建模方法进行了简要介绍，然后介绍分析了DC-DC转换器的脉冲宽 度调制（PulseWidthModulation，PWM）、脉冲频率调制（PulseFrequencyModulation，PFM）以及PWM/PFM混合调制模式。PWM模

14、式在重载情况下效率较 高，PFM在轻载情况下效率较高，PWM/PFM混合调制模式是两种模式的结合，可根据负载情况实现PWM和PFM两种调制方式的自动切换，使得整个系统无论 是重载还是轻载，都保持较高的转换效率，满足了便携式电子产品对电源管理芯片高效率、低功耗、体积小、重量轻的要求，所以本文采用PWM/PFM混合 调制模式。 本文采用SMIC0.18mCMOSMix-Signal工艺，设计了比较器、共源共栅跨导运算放大器、缓冲器、时钟与斜坡信号产生电路、电流感应电路、电压到 电流转换电路、脉冲宽度调制器、PWM/PFM选择电路等关键模块，并在Cadence Virtuoso ADE环境下对这些模

15、块进行了仿真，最后对降压型DC-DC转换器 系统性能进行了仿真，仿真结果表明，系统能够正常工作，性能满足设计要求。 9.学位论文 邓印武 带LDO的PFM升压DC/DC转换器的研究 2006 开关电源以小型、轻量和高效率的特点被广泛应用于以电子计算机为主导的各种终端设备、通信设备等几乎所有的电子设备，是当今电子信息产业 飞速发展不可缺少的一种电源方式。因此，开展本项目的研究具有特别重要的意义。 本文设计了一种PFM升压DC/DC转换器，并带有线性降压功能。该芯片利用CadenceEDA工具，基于CSMC0.6微米CMOS工艺设计，拟采用8脚TSSOP封装。 芯片正常工作温度范围为-3085；输出电压为1.8V/3.0V/3.3V；低静态电流(32A；最高效率可达到90。主要应用于单节或双节碱性电池和 USB中，如：MP3、PDA、照相机、摄录像机等。 文中首先分析了线性电压变换器的基本原理，并给出了电路系统的性能参数。然后简单介绍了DC/DC变换器的电路拓扑以及开关电源的控制方式。在 此理论基础上对该电源芯片内部的各个模块，如电压基准源、偏置电路、振荡器、误差放大电路和驱动电路等模块进行了具体的电路设计和分析仿真 ，且达到了相应地设计指标，最后，完成了整体电路仿真和版图设计。 10.期刊论文 刘继山.吴金.季科夫.常昌远.魏同立 一种升压式PFM DC-DC