Buck转换器在手持产品中的应用

便携式消费类电子产品集成了越来越多的新功能。随着用户对更小尺寸、更长电池寿命的期盼,系统设计人员面临着更大的挑战。每种新增功能都需要额外的空间和额外的功率,这样,留给电池的空间将会更小,需要在更小的空间内以更高的效率提供更大供电电流。本文就电源设计中的电流要求对不同类型的调节器进行比较,阐述它们在便携产品中的应用效果。

一种低功耗低成本的数字化查表控制方法——以Buck转换器的PID控制为例

数字控制系统由数字控制器和执行器组成.数字控制器常被置于系统的反馈环路中,使被控变量按期望的方式运行.然而,数字控制器为实现某种控制规则需要进行大量计算,不但消耗功率,而且会潜在影响环路的稳定性.设计了一种低功耗低成本的查表控制方法,将计算值预先保存至RAM中,大幅降低处理器的计算量,实现低功耗的同时也降低了MCU的应用成本.实验结果表明该方法能够被成功应用于Buck转换器PID控制中.

在标准STripFET中集成肖特基二极管以提高数据通信和计算机应用中同步buck转换器的效率

本文采用了先进的strip工艺并在同一块芯片上集成了肖特基二极管的低压功率MOSFETs的工作特性进行了研究。这种新型的MOSFET--肖特基二极管结构可提高应用于移动通信设备中同步buck转换器的效率和可靠性。文中对相关创新的主要技术问题及其优点进行了探讨。并且,为了显示在MOSFET上耦合肖特基二极管对工作特性的显著改进,还对电压调制模块(VRM)的实际工作状态进行了测试。通过与带标准MOSFET的常用的VRM单片电路器件进行比较,可以更显出DC-DC转换器效率的提高效果。文中同时还作了热特性对比。

V^2控制Buck转换器的预测无差拍控制器设计

为了提高DC-DC开关电源的瞬态响应速度,针对Buck转换器提出了一种V2预测无差拍控制算法.基于V2预测无差拍控制的Buck转换器系统结构,根据输出电压纹波的特点提出了适用于V2控制Buck转换器的预测无差拍控制.进一步提出了改进的V2预测无差拍控制器,使该算法更易于数字实现.Simulink仿真验证结果表明:与传统电压模式控制相比,V2控制算法在输入电压变化2V条件下,调整时间缩短60%;在负载变化2Ω条件下,调整时间缩短58.3%.

多相buck转换器的新型电压滞环控制研究

随着处理器技术的发展,电压调节模块面临更高的要求,其主拓扑和控制方式也都有了很大的发展。交错技术能够以较低的开关频率实现高频输出电压波动、具有纹波互消、相间分流等优点,而电压滞环控制具有电路简单、无需反馈环路补偿、负载瞬态响应以及不限制开关导通时间等优点,因此二者的结合成为一种发展趋势。本文首先介绍了交错并联buck拓扑和电压滞环控制的工作原理,并进一步给出单纯电压滞环控制的buck转换器的仿真,阐述了其优缺点,此基础上提出了新型电压滞环控制方式,并对其工作原理进行了分析,最后通过仿真及实验验证了这种新型控制方式的优越性。

电流模式BUCK转换器宽占空比片内补偿方案

提出了一种适用于峰值电流模式BUCK转换器的片内补偿方案,针对宽占空比范围的情况,不用改变芯片内部补偿模块,只需微调芯片外部的一个电阻,便可以得到较好的相位裕度。本设计提高了系统响应速度,克服了稳定性对输出负载和陶瓷输出电容ESR的依赖,且设计简单,可操作性强,实现了芯片的高稳定性。采用0.25μm UMC工艺仿真,结果显示在不同占空比情况下,内部补偿均实现了良好的环路稳定性。

一种基于完全集成Buck型DC-DC转换器开关桥选择的迅捷方法

在选择特定CMOS工艺基础上,本文提出了同步Buck型转换器开关桥拓扑结构和器件最佳组合的选择方法。DC-DC转换器是集成在有着相同负载的集成电路中,集成电路工作点已知且恒定。本文设计空间由多种共源共栅/非共源共栅开关桥拓扑结构和可用MOS开关器件构成,由本文方法选出的设计空间,满足使电源转换效率η最大化的设计要求。本文提出的方法缩小了设计空间、找到了最低功耗组合,并且避免了繁琐的比较仿真工作。在45nm和65nm CMOS工艺基础上,本文对具有核心器件、I/O器件和高压器件的同步3.3-1.65V Buck型转换器进行仿真。仿真结果与理论值（由本文方法计算所得）对比结果验证了本文提出方法的可行性。此外,通过对比得到的结论对于以后详细设计和相关拓扑结构优化提供有效参考。

一种用于Buck DC-DC转换器的自适应斜坡补偿电路

从斜坡补偿的基本原理出发,设计了一种用于Buck型DC-DC转化器的自适应斜坡补偿电路。该电路可以跟随占空比的变化,相应提供适当的补偿量,从而避免了因过补偿而引起的系统瞬态响应慢和带载能力低等问题。该电路基于标准0.6μm CMOS工艺设计,经Cadence Spectre验证达到设计目标。

集成双层平面电感的单片DC/DC转换器设计

采用0.35μm标准CMOS工艺设计了3.3V/1.5V单片低压Buck转换器,开关频率为150MHz.本文采用了电压型脉宽调制的反馈控制模式,克服了频率提高所带来的转换器系统不稳定问题.对双层平面螺旋电感进行了设计与优化,获得品质因数2.6,电感值28nH的双层平面电感.模拟结果表明,对应于不同输入电压或不同负载,转换器系统工作稳定,输入调整率-40dB,输出调整率-60dB.输出电压纹波平均值可以控制在额定值75mV,转换效率71%.

一种非隔离DC/DC BUCK转换电路的应用

本文介绍了一种变频器通讯转接板的低压直流3.3V开关电源的实现方案。此电源由恒频率,占空比可调的BUCK转换器实现。文中量化分析了电路工作原理和工作过程,确定主要外围元器件参数选择,并得出PCB Board和电源工作的实际波形。

基于UC2843的Buck电路设计

利用Buck型转换器来实现30-70V的开关直流降压电源的设计,使用UC2843作为控制芯片输出脉冲信号从而控制MOS管的开通与关断。另外本设计还加入反馈环节,利用芯片自身的基准电压与反馈信号进行比较来调节输出脉冲的占空比,进而调整主电路的输出电压维持在一个稳定的电压状态。

基于抖频技术的低EMI高效BUCK转换芯片设计

提出了一种低电磁干扰(EMI)、芯片面积小的新型抖频振荡器,该抖频振荡器可以有效减小电路所用电容的面积.采用一种采样放大电路有效地改变了振荡器电容侧电压变化的方式,降低了电容所需要的面积,特别是降低了电磁干扰,解决了EMI问题;同时,通过电路优化设计提高了BUCK芯片的转换效率.最终基于0.35μm BCD工艺流片进行实现,在电波暗室内采用CISPR25辐射发射-ALSE法测试,实测EMI峰值和EMI平均值在30-1 000 MHz频率范围内最大值为分别为30和20 dB·μV,在600 kHz测试峰值25 dB·μV,测试结果低于CISPR25-ALSE上限30 dB·μV,符合CISPR25标准,同时最高效率达到95%.

谐振式无线充电照明调控系统功率优化

目前,在照明系统中,每一个路灯都是固定和不可移动的,但是若能在广场等大型区域配置可移动的路灯,既可以节省宝贵的电力资源,也能够在很大程度上提高光源的使用效率,即在合适的地方动用更多的电力资源,反之亦然,实现城市照明的绿色节能。磁耦合谐振式无线充电技术具有高效率、安全性高以及中远距离传输等优势,但是当智能路灯在移动过程中,接收线圈与发送线圈互感发生改变,从而导致功率下降。即负载仅能在一个比较狭小的范围内保持最优功率,这对于功率稳定性要求高的设备来说具有比较大的影响。该文对影响负载功率的关键因素进行分析,拟采用DC/DC变换器改变负载反射值,达到匹配效果。即当线圈互感发生改变时,动态调整Buck变换器的占空比D,实现最优功率负载匹配,使得系统负载接收功率能够在较宽范围内处于最佳状态。

基于自适应时间导通控制的直流开关变换器设计

针对传统Buck变换器存在响应速度慢、过冲大、稳定性差等问题,提出了一种具有宽输入输出电流模式自适应导通时间(current mode adaptive on time,CM-AOT)控制方法以提升Buck变换器的工作性能.在研究中,补偿电路和一种新型的TON发生器可以通过自然增减负载升压或降压瞬态中的开启时间来改善瞬态性能.转换器在稳态下呈伪恒定频率状态,并且频率不会随输入和输出的变化而变化.由于TON的变化仅发生在瞬态区间,因此不会影响COT控件的小信号特性.电路理论分析与仿真结果表明,此新型控制方法可显著提升开关响应速度,有效降低电压过冲,且具有较宽的输入输出,可适用于多种实际应用场景.

530nW超低功耗高效率能量收集芯片设计

本文基于动态占空比控制技术设计了一个超低功耗高效率的BUCK型能量收集芯片,动态占空比控制技术可以根据负载电流调整BUCK开关电源的占空比以提高效率。电路在CSMC 0.35μm CMOS工艺下设计,仿真显示,在工作电压为5.5V时,电路欠压时功耗为360n A,在无负载正常输出时功耗为530n A,峰值效率为96%。

大功率照明用LED驱动芯片设计

设计了一种大功率白光LED的驱动电路.选择开关电源作为驱动方案,在组成Buck型开关转换器的基础上,用脉冲宽度调制(PWM)方式来控制功率负载管的开关,实现了直流输出;同时设计了带隙基准偏置电压源、运算放大器、误差放大器、电压比较器、以及过压保护电路等单元模块.

一种峰值电流型降压DC-DC转换电路的设计

设计了一款基于SMIC 0.35μmBCD工艺的降压型DC-DC转换芯片,主要应用于大功率宽输入范围的电源管理系统。采用峰值电流型PWM控制方式提供优良的负载调整特性和抗输入电源扰动能力;在电流采样的输出端添加斜坡补偿模块消除峰值电流模式引起的次谐波振荡问题;设计高增益、大带宽的电压反馈误差放大器以提供大的负载调整率并提高负载的瞬态响应能力;设计高单位增益带宽的PWM控制器以满足高开关频率工作的要求,同时提高转换效率。此外,加入了一系列保护模块以维持芯片的正常工作。系统仿真结果表明:在10-40 V的输入电压范围内,稳定输出5.5 V电压,开关频率为330 kHz,额定输出电流为1.5 A,在输入范围内的转换效率均在80%以上,典型应用下转换效率高达90%。

单周控制的单相交流斩波调压电路

阐述了单周控制用于单相电压交流斩波AC/AC转换器工作原理,并利用Matlab/Simulink软件对并联型转换器Buck电路建模并进行仿真,给出了电阻性负载稳态及突变情况下的仿真结果,证明在原理上是可行的。