高效率多模式BuckBoost开关电源控制芯片设计

更新时间：2020-03-09 20:56:06 大小：6M 上传用户：sun2152 查看TA发布的资源 标签：buckboost 开关电源 下载积分：1分评价赚积分（如何评价?）收藏评论(0) 举报

资料介绍

随着电力电子技术、半导体技术和集成电路设计、制造技术的发展，便携式设备使用日益广泛，对开关电源芯片提出了更高的要求。主要包括，在更大的输入电压范围内能够提供稳定的输出电压，在全负载范围内高效率工作，以及体积更小，功率密度更高等。论文针对上述需求，设计了一种BUCK-BOOST开关电源控制芯片。

论文在分析各种升压一降压式拓扑的基础上，设计了一种基于级联式4开关BUCK-BOOST拓扑的开关电源控制芯片，其根据不同的负载、不同的输出电压，采用不同的控制策略：

（1）重载时，系统采用电压模式控制，工作在PWM模式，且根据输入电压的不同进行分段控制，实现在BOOST，BUCK以及过渡状态间自动转换；（2）轻载时，系统采用迟滞控制，工作在BURST模式，亦根据输入电压的不同，实现在BOOST，BUCK以及改进BOOST间自动转换。

设计的过渡状态和改进BOOST状态最大程度上减少了开关管开关次数，比现行方法有更低的开关功耗。这样的系统结构和控制策略实现了在系统级的功率优化，减少了系统功耗，提高了效率。

在系统设计的基础上，论文给出了该芯片的实现方案，并设计了其中的关键模块。如设计的带锁相环的多模式时钟发生电路，经过流片和样片测试，表明其能简单地实现多模功能，优化锁相环噪声性能，适用于开关电源管理芯片；误差放大器结合系统环路进行补偿，保证了系统的稳定性；电平转换电路、电流检测电路等都采用了新设计的结构，并在电路设计中注重电路级功耗的降低。

整个系统及其电路利用美国国家半导体1.5um BCD工艺进行设计，Cadence SpectreS的仿真结果表明，设计的芯片能工作正常，实现了所有工作模式，并能在各个模式、各个工作状态间切换。在较大的输入电压范围内，提供稳定的输出电压；在全负载范围内高效率工作的预期设计目标均以实现。