线性辅助的DC-DC电压转换器的设计

给出了一个片上CMOS线性辅助的电压转换器的设计。一方面,一个线性辅助稳压器可以用来取消输出电压纹波,并可以对负载的变化作出比较迅速的反应;另一方面,并行连接的开关转换器几乎提供了负载的全部输出电流。这种电路连接方式减小了电路上的热损耗,极大地提高了电压转换器的效率。因此,在低等到中等电流消耗的电源系统中,这种设计具有自身的优势。

宽输入电压降压型DC-DC转换器发展综述

电源管理芯片在电子设备系统中担负起对电能的变换、分配、检测及其他电能管理的职责,最常见的结构是线性电源和开关电源。开关电源通过控制开关管开通和关断的时间,维持稳定的输出电压,以其高效率、小型化的特点而广泛应用于几乎所有的电子设备。工业控制系统、汽车电子等领域往往存在多个电压轨,在不同工作阶段还存在输入电压瞬间大范围变换的情况,这要求其具有高输入电压的同时,还需要在一个较宽的输入范围内能够高效地给负载供电。文章围绕宽输入电压DC-DC的转换效率提升、快速响应技术及低EMI设计进行了综合阐述,并分析了学术界和业界的一些最新进展。

开关电容DC-DC转换器:从变压器模型到电路的演进

开关电容(Switched Capacitor,SC)DC-DC转换器在很多领域有着广泛的应用。为应对大电压转换比(Voltage Conversion Ratio,VCR)的情况,前人提出了诸多拓扑结构。常用的拓扑结构包括Dickson,Cockcroft-Walton,Series-Parallel,Ladder,Fibonacci,Divider等等。这些拓扑结构有着各自的性能特点,适用于不同的场景。然而,对于这些不同的拓扑结构是如何产生的,本质的区别是什么,各自的优缺点是什么,并无直观的解释和分析。因此,该文从开关电容DC-DC转换器的等效变压器模型入手,分析了各个拓扑之间的本质区别,并展示了从等效模型到实际电路的演进过程,解释了规则和原因。

DC-DC转换器高低温测试方案研究

高低温测试是DC-DC转换器筛选过程中的重要环节之一,直接关系到对电路的判定。以传统DC-DC转换器测试方案来进行高低温测试,壳温变化较大,影响测试的稳定性。针对传统测试方案存在的问题,提出了一种基于ATE、热流罩的高低温测试方案,介绍了物理结构设计、选材侧重点和板卡布局等要点。通过对方案优化前后的测试效果进行对比,展现新方案测试能力的提升,可以为DC-DC转换器的测试筛选和应用验证方案设计提供参考。

采用分段式自适应PWM/PFM调制的Buck型DC-DC转换器设计

为了在轻重负载条件下获得更高的转换效率,采用分段式结构和导通电阻更小的NMOS作为输入级,并采用PWM/PFM双调制方式,设计了一种Buck型DC-DC转换器。为解决PWM/PFM调制信号切换问题,采用零电流检测方式进行切换。利用断续导通模式(DCM)和连续导通模式(CCM)下端NMOS管导通时电感电压的不同,检测下端NMOS在导通时电感电压大于零的周期。当电感电压大于零的周期大于2时,则处于DCM模式并自动采用PFM调制模式,关闭一部分功率管以减小开关频率和功率管寄生电容,优化轻载效率;反之则处于CCM模式并采用PWM调制。仿真结果表明,在负载电流10~1000 mA范围内,该电路可以在两种调制模式平稳切换,在800 mA时峰值效率可提升到96%以上。

电感寄生电阻对DC-DC变换器电压闭环控制的影响

以Boost变换器为例,用状态空间平均法推导出DC-DC变换器(包含寄生电阻)的电压开环传递函数,在此基础上构建了变换器的电压闭环传递函数以实现电压闭环控制.使用Matlab/Simulink仿真对比了电感寄生电阻变换器模型与理想变换器模型在电压闭环控制下的动态性能.

一种峰值电流模式DC-DC转换器控制电路设计

基于中科渝芯40 V双极型工艺,完成了一种峰值电流模式DC-DC电压转换器控制电路的模块设计、芯片版图设计和流片验证,其通用于升压、降压、反相的场景,并可以实现输出电压可调。电路采用峰值电流模式的PWM控制方式,能够更好的提供瞬态特性以及重载下的输出性能。芯片集成功率开关管,采用类三角形分布式发射极版图设计,保证足够发射区面积的同时有效降低了基极电阻,减弱了电流集边效应,弥补了发射极去偏置效应,并且不增加额外面积。实测数据表明:外接1 nF的定时电容可产生约32 kHz的振荡频率,功率开关管关态集电极电流低至52 nA,功率管直流电流增益约为131,基准电压温度系数约为0.09 mV/℃,静态电源电流低,约为2.7 mA。

基于时间控制技术的双NMOS降压直流转换器

为有效降低系统功耗,设计一种基于时间控制的降压直流转换器。该系统架构以时间作为处理变量,使用CMOS级类数字信号,同时不增加任何量化误差。在积分器设计中使用环形振荡器代替传统上的运算放大器,以有效降低功耗。增加延迟线,实现电压到时间的转换并求和,再利用一个简单的触发器产生PWM调制信号。本设计基于时间的控制,消除了高带宽误差放大器和模拟控制器中对脉宽调制器的需求,以及数字控制中对高分辨率ADC的需求,兼具数字和模拟控制的优点。通过测试表明,本设计整体架构仅使用7.6μA静态电流即可实现控制。

一种采用混合集成工艺设计的电压/电流转换器

为了满足整机系统的高质量等级、高可靠性、高集成度、小型化和全国产化的需求,充分发挥厚膜混合集成电路设计和生产制造的优势,采用裸芯片组装及金属全密封封装技术方式,设计了一种电压/电流转换器。通过发挥高精度和低温度系数的薄膜电阻网络的优势,并采用高精度低功耗的精密运算放大器,解决了传统电压/电流转换器产品的宽范围输入电压、高精度输出电流、高质量等级和小体积等方面的关键技术难题,广泛地应用在工业控制和许多传感器的应用电路中。

用于电压模式的DC-DC转换器的前馈电路

提出了一种应用于电压模式的DC-DC降压转换器的前馈电路。传统DC-DC中,工作状态的变化,通过输出端反馈后才能对占空比做出调整;输入电压跳变时,调整时间就比较长。通过引入输入电压前馈通路,克服了传统结构调整时间过长的缺点。该电路应用在一种高效率、低功耗双模式DC-DC降压转换器芯片中,芯片采用CSMC公司的0.5μm CMOS混合信号工艺设计和流片。实际测试结果表明在反馈环路中引入前馈支路后,没有影响系统环路的稳定性,而使线性调节性能(Line Regulation)得到显著的改善。

DC-DC降压转换器控制系统虚拟实验平台设计

为了研究DC-DC降压转换器的输出电压调节问题,利用Matlab软件的图形用户开发工具GUI设计了基于DC-DC降压转换器控制系统的虚拟仿真实验测试平台。同时利用可视化仿真工具Simulink在后台搭建了基于连续滑模控制算法的系统仿真模型。考虑到DC-DC降压转换器系统的输出电压通常会遭受参考电压和负载电阻变化的影响,为了显示所推荐控制方法的优越性,设计了基于传统双闭环PI控制和所推荐连续滑模控制的两组对照实验。实验结果验证了所搭建控制系统模型的正确性和整个实验平台的有效性。该实验平台既着重介绍了DC-DC降压转换器和PI控制方法的基础知识,又特别引入了先进的连续滑模控制方法,有效支持了自动控制原理课程的建模和控制分析实验。

一种两象限零电压开关准谐振DC-DC转换器设计(英文)

传统的DC-DC转换器由电感、电容构成,通常电感和电容的面积很大,而且在开关导通和关断时的损耗严重。开关电感的两象限DC-DC转换器同时具有高功率密度和高转换效率,但是其开关导通和关断时的功率损耗仍然很严重。软开关技术可以实现开关导通和关断时的零功率损耗,从而大大减小了转换器的功率损耗。文章设计了一种新型的两象限零电压开关DC-DC转换器(ZVS-QRC),有效减小了功率损耗,并提高了功率密度和转换效率。

升压型DC-DC转换器中的动态斜坡补偿电路设计

文章给出了一种用于升压型DCDC转换器的动态斜坡补偿电路。该设计引入了输入、输出电压反馈控制电路,利用工作于线性区的MOS管压控电阻特性,实现了动态、优化的斜坡补偿。与传统的设计相比,引入的斜坡补偿对系统带载能力、瞬态响应的负面影响有效减小,并给出了仿真结果。

奥地利微电子新型DC-DC升压转换器可用0.9V输入电压实现42V输出电压

奥地利微电子推出AS1344高压DC-DC升压转换器,优化用于单电池供电的光电二极管偏置、LCD或PMOLED显示器。在15V输出电压时,AS1344可利用3V或1.5V输入电压分别提供120mA和28mA驱动电流。AS1344的工作电压为单0.9V～3.6V,并提供5.5V～42V的可调输出电压。1MHz固定开关频率允许采用超小型、低成本电感和电容．进而最大限度减小了TPCB尺寸。这种恒频开关操作还可以很容易地滤除可预测的低输出噪声。

长沙力升电压DC-DC转换器效率提升至83%

长沙力升科技日前发布一款高效率的定电压DC—DC电源模块。力升科技称，该模块将转换效率由目前的70％～72％提高到83％，比业界平均水平提高了约10个百分点。

奥地利微电子推出新款单节锂离子电池到50V电压的DC-DC升压转换器

奥地利微电子发布输出电压高达50V的升压转换器AS1340,主要适用于LCD或OLED显示器等需要使用电池供电的解决方案。

一种用于DC-DC转换器的精密振荡器设计

提出了一种用于DC-DC转换器的高频、精密张驰振荡器的设计方法。基于V-I转换器原理,设计了精密电流产生电路;基于基极电流补偿技术,设计了一种结构新颖的比较器门限电压产生电路,从而有效地提高了振荡器频率稳定性和精度。通过外接可调电阻,振荡器可调工作频率为100 kHz^3 MHz,并能同时提供占空比85%的方波信号和用于斜率补偿的锯齿波信号,还具有与外接时钟信号同步振荡的功能。流片测试结果表明该振荡器满足设计指标。

升压型DC-DC转换器的设计与研究

主要研究了一种高转换效率、低输出纹波的升压型DC-DC转换器.该转换器具有很高的转换效率、低工作电压、欠电流与过电流检测和节电模式控制等特性.通过带隙基准电压源对转换器内部工作点提供偏置,大大地提高了系统的稳定性,提高了抗电源电压波动,温度的变化以及噪声引起的干扰的抑制.采用0.25μmCMOS工艺,其转换效率可达到90%以上.在输入电压为2.5V的条件下,输出电压为标准的3.3V和5V.

峰值电流模DC-DC转换器中多功能误差放大器电路设计

提出了一种适合于峰值电流模DC-DC转换器的新型多功能误差放大器电路.与斜坡电压信号结合可实现软启动功能,实现了从启动阶段到稳定工作状态的平滑过渡,无扰动出现,并有效地消除了启动阶段的浪涌电流和电压过冲;同时还具有最大电流限制和模式切换功能.该误差放大器集成到一款峰值电流模升压型DC-DC转换器中,电路采用CSMC 0.5μm BCD工艺实现.仿真结果表明:3.5V的输入电压下,误差放大器消耗的静态电流为4.48μA,并且能够实现软启动、最大电流限制、模式切换功能.电路具有简单易实现,功耗低的特点.

数控机床大功率DC-DC转换器设计与控制

针对数控机床行业中使用的大功率DC-DC转换器,提出一种适用于大功率应用场合的LCL型dc/dc转换器的改进设计方法。基于零无功功率和有功功率平衡条件,结合电压和电流的P-Q理论方法,设计LCL型dc/dc变换器以实现更高的电压阶跃比,并限制电容器电压。依据提出的方法设计转换器参数,并搭建仿真模型对设计方案进行验证。仿真结果显示,转换器能实现300 kV/20kV的大功率DC-DC转换,电压阶跃比高且系统稳定性较好。说明所提出设计方法可用于数控机床中大功率高阶跃比DC-DC转换器设计与控制。