具有快速负载瞬态响应的开关变换器数字均值电压控制方法

提出一种具有快速负载瞬态响应的开关变换器数字均值电压(DAV)控制方法。以Buck变换器为例,介绍DAV控制开关变换器的工作原理,建立变换器的z域模型,由此分析变换器的稳定性。对比分析DAV控制和数字V^2控制Buck变换器的稳定性与负载瞬态性能。研究结果表明:相比于数字V^2控制,DAV控制Buck变换器具有更好的稳定性,在全占空比范围内都能够稳定工作;DAV控制Buck变换器的负载瞬态响应比数字V^2控制更快。最后,通过仿真和实验验证了理论分析的正确性。

带摆率增强电路的快速负载瞬态响应LDO研究

片上系统SoC (System on a Chip)的快速发展,对低压差线性稳压器LDO (Low Dropout Linear Regu-lator)芯片的性能要求更加苛刻。更低静态功耗、更少外围器件以及更高转换效率和电源抑制比、更快响应速度已经成为LDO芯片的研究热点和发展趋势。提出了一种带有摆率增强电路的快速负载瞬态响应无片外大电容LDO,用摆率增强技术及动态偏置技术来优化LDO的摆率,在负载发生跳变时能够快速响应。

具有快速瞬态响应的电压电流双环准定频控制Zeta变换器研究

为解决传统变频控制技术开关频率范围宽、电流型恒频控制技术瞬态响应速度慢等问题,提出并研究了一种电压电流双环准定频控制技术。以Zeta变换器为例,首先阐述了电压电流双环准定频控制技术的工作原理;然后分别建立了传统电流型恒频控制技术和电压电流双环准定频控制技术的小信号模型,通过波特图对比分析两者的瞬态性能;最后建立仿真和实验平台,对理论分析进行验证。研究结果表明:与传统变频控制技术和电流型恒频控制技术相比,电压电流双环准定频控制技术具有开关频率变化范围小、输出电压纹波小、负载瞬态响应速度快等优点。

电流型控制三态Boost变换器的小信号建模与负载瞬态特性分析

为了提高三态Boost变换器的负载瞬态响应速度,将电流型控制技术应用于三态Boost变换器。详细分析电流型控制三态Boost变换器的工作原理;在考虑负载电流变化对电路性能影响的基础上,分别建立电流型恒定参考电流(CRC)和电流型动态参考电流(DRC)控制三态Boost变换器的完整小信号模型,推导两种控制方法的输出阻抗,并通过频域仿真验证小信号模型的正确性。对比分析两个输出阻抗的低频增益,结果表明:与电流型DRC控制相比,电流型CRC控制三态Boost变换器的输出阻抗低频增益更低,因此具有比电流型DRC控制三态Boost变换器更快的负载瞬态响应速度。最后通过实验结果验证了理论分析的正确性。

基于电容耦合技术的快瞬态高稳定性LDR设计

设计了一种具有快速瞬态响应能力的低压差线性稳压器(Low Dropout Regulator,LDR).该LDR采用基于电容耦合技术的改进型电压缓冲器,在空载(Iload=0)和满负载(Iload=100mA)之间跳变时,改进型电压缓冲器可动态地改变对调整管栅极的充电和放电电流,使得LDR的过冲或欠冲电压被迅速抑制,缩短瞬态恢复时间.通过采用电流缓冲器和等效串联电阻(Equivalent Series Resistance,ESR)零点频率补偿技术,确保了LDR在全负载范围内的稳定.设计的LDR采用标准0.18μm CMOS工艺进行了仿真验证,结果显示,LDR空载下静态电流为35μA,满负载时的静态电流为80μA.输出电容为2.2μF,负载电流由100mA到0跳变时,瞬态响应时间和过冲电压分别为438ns和4.2mV;负载电流由0到100mA跳变时,瞬态响应时间和欠冲电压分别为385ns和12.9mV.

基于0.35μm CMOS的高性能LDO稳压器设计

为降低芯片负载波动及电源干扰对系统输出的影响,以提高芯片性能,基于0.35μm CMOS(Complementa-ry Metal Oxide Semiconductor)工艺,采用Cadence设计了高性能的无片外电容低压差(LDO:Low Drop-Out)线性稳压器集成电路,给出了负载瞬态响应增强网络以及电源干扰抑制增强网络的设计方案并进行了仿真实验。实验结果表明,电路具有良好的线性调整率和负载调整率,各项性能指标均符合行业标准,系统在3～5 V的输入电压范围内,稳定的输出电压为2.8 V,电源抑制比在高频1 MHz时达到-46 dB,负载变化引起的输出电压过冲小于55 mV。

升压型DC/DC MAX756应用研究

针对无线传感器网络节点的供电问题,应用升压型DC/DC MAX756设计了具有输出电压选择与电池监视功能的无线传感网络节点供电单元。给出了供电单元的原理图设计与印制电路板的设计要点;得到了供电单元的转换效率与输入电压的关系,转换效率随输入电压升高而升高,随输出电流的增大而增大;测试了供电单元的负载瞬态响应能力。结果显示,负载发生突变时输出电压有较大噪声,说明电源的滤波设计需要改进。

带有温度补偿的高稳定性低压差线性稳压器

采用高温漏电流补偿技术设计了一种工作于-40～130℃的高稳定性低压差（LDO）线性稳压器．通过设计一种新型的动态米勒频率补偿结构，使LDO电路的稳定性与负载电流无关，达到了高稳定性设计要求．芯片设计基于CSMC公司的0．5／μm互补金属氧化物半导体（CMOS）混合信号模型，并通过了芯片测试验证．仿真与测试结果表明，该稳压器的输出电压温度漂移系数为2×10^-5／℃，负载瞬态响应的建立时间小于50ps，输出电压跳变小于50mV．电源抑制比在1kHz时为-50dB．当输出电流为150mA时，其输入-输出压差的典型值为170mV．

适用于高速闪存的超快无片外电容LDO

提出了一种适用于闪存的瞬态增强的无片外电容低压差线性稳压器（LDO）。该LDO采用了具有超低输出阻抗的缓冲器驱动功率管和高能效基准方法,缓冲器采用并联反馈技术降低输出电阻以增强功率管栅端的摆率。高能效基准电路在静态模式输出小基准电流以减少静态功耗,而在工作模式提供大的基准电流以增加闭环带宽和功率管栅端的摆率。设计的LDO应用于采用70 nm闪存工艺制造的、工作电压为2~3.6 V和存储容量为64 M的闪存中。测试结果表明,该LDO输出的调制电压为1.8 V,最大输出电流为40 m A,在没有负载的条件下仅消耗8.5μA的静态电流,在满载电流变化时,用于闪存时仅有20 ns响应时间且最大输出电压变化仅为72 m V,满足高速闪存的要求。

低压差(LDO)线性稳压器结构的改进

为了提高LDO的负载瞬态响应,本文提出了一种新型的LDO电路结构,该结构提高了系统的带宽和转换速率,从而使LDO的负载瞬态响应和负载调整能力也得以提升。

一种Buck变换器中的误差放大器设计

基于系统稳定性的分析和负载瞬态响应的需求,本文设计了一种用于电流模式恒定导通时间(COT)架构DC-DC降压Buck变换器的高性能误差放大器并提出系统补偿方案。该误差放大器在保证频率特性良好的同时,具备高增益、补偿网络简单的优点。文中对所提出的电路结构以及系统补偿方案进行了详细的说明与理论推导,并使用Simplis软件对系统相位裕度进行仿真,最后基于0.18μm BCD(Bipolar CMOS DMOS)工艺,使用Hspice软件对电路进行了仿真验证。仿真结果表明:电源电压为2.7～5.5 V、输出电压为1.8 V时,系统的相位裕度位于62.5°到69.3°之间,负载瞬态恢复时间最大仅为17.3μs。

基于FSM的低功耗ZigBee遥控器

针对ZigBee工作时瞬态电流大、噪声大与电源低功耗及稳压要求的问题,设计一种基于FSM的低功耗ZigBee遥控器。以研制与调试ZigBee遥控器为例,基于既定事件驱动架构有限状态机,确定遥控器工作流程,依据典型负载瞬变的噪声频谱合理选取关键频点,确定储能元件的取值,并给出基于12位突发模数转换中断方式实时检测电压是否处于安全区域内的实现流程。结果表明:该遥控器基于AODV路由算法及mesh网络拓扑,实现ZigBee无缝自组网,在任何时刻及从任意角度教员都能准确无误地完成C1门、C2门、CPO及手足污染监测仪的任意模拟场景的预设,该遥控器已成功应用于海南某培训系统,很大程度上增强了核电站培训系统的信息化程度,提高了教员的教学效率。

用于相变存储器的高效开关电容电荷泵

提出一种应用于相变存储器芯片的新型开关电容电荷泵。对于16位的相变存储器芯片,系统擦写时间大于100ns,电荷泵的驱动能力至少为60mA。相比于传统开关电容电荷泵,该电荷泵根据负载电流大小自动生成一个使能信号,该信号通过控制升压模块功率管的开启与关断来调节输出电压,最终将输出电压控制在一个允许的范围内波动。采用40nm CMOS工艺对电荷泵进行设计和仿真,结果表明在5mA负载时,电源效率为87%,输出纹波为2.84mV;负载电流从0mA变化到60mA时,电源效率皆高于82%;负载电流变化在300mA/μs时,输出瞬态响应时间为1.63μs,满足相变存储器芯片的使用要求。

一种汽车电子设备的电源解决方案探索

介绍了一种由分离器件组成的高耐压、大电流、超低压差、低静态功耗、低成本线性电源电路,详细分析了其工作原理,并对其各项指标做了测试。

基于镜像结构的改进型片上集成线性稳压器

基于镜像结构,设计了一种改进型片上集成线性稳压器。在NMOS源跟随器结构的后级单元中增加了低增益反馈回路,不仅继承了常规镜像结构良好的负载瞬态响应性能,而且获得了低的负载调整率。仿真结果表明,相比于常规镜像结构的线性稳压器,改进型线性稳压器的负载调整率降低了26.14%,静态电流为9.8μA,电源抑制比达到72.82dB。该线性稳压器可在10μs内实现0.1~100mA脉冲信号变化的快速响应,且过冲电压和欠冲电压均小于100mV。