【摘 要】
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近年来,可穿戴设备、物联网等市场快速增长,对广泛应用于其中的DC-DC转换器提出了更高的要求,促使DC-DC朝着小型化、高效化、低成本的方向发展。本文设计了一款Boost型DC-DC控制芯片,静态电流仅有1.5μA,输入电压低至0.7 V,且输出电压可调,在低功耗场景具有较大优势。本文设计的Boost型DC-DC控制芯片采用迟滞电流模控制,不需要斜坡补偿电路和时钟,通过全周期电感电流采样信号去产生
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近年来,可穿戴设备、物联网等市场快速增长,对广泛应用于其中的DC-DC转换器提出了更高的要求,促使DC-DC朝着小型化、高效化、低成本的方向发展。本文设计了一款Boost型DC-DC控制芯片,静态电流仅有1.5μA,输入电压低至0.7 V,且输出电压可调,在低功耗场景具有较大优势。本文设计的Boost型DC-DC控制芯片采用迟滞电流模控制,不需要斜坡补偿电路和时钟,通过全周期电感电流采样信号去产生功率管的控制信号。当负载较小时,系统自动进入突发模式,在突发模式下,系统的大部分电路处于关断状态,以实现更高的效率。设计了新颖的低压启动电路,当输入电压为0.7V时,芯片也可以正常工作,且启动过程平滑。同时,还设计了直通工作模式和伪降压工作模式,当输入电压高于设定输出时也可以正常工作,进一步拓宽其应用场景。在电路实现方面,本文首先对迟滞电流模Boost型DC-DC的控制环路进行了小信号建模并进行了补偿网络的设计,利用Simulink进行了系统级仿真。基于HHGrace 0.11μm CMOS工艺,对系统子模块及整体电路进行了设计和仿真优化。仿真结果显示,本芯片具有0.7 V-5.5 V的输入电压范围,输出电压1.8 V-5 V可调,系统的静态电流低至1.5μA,最大电感电流为1 A。正常工作时,输出电压纹波小于10 m V;突发模式下,系统的纹波为输出电压的2%。在全负载范围内,芯片均具有较高的转换效率,负载为10μA时,转换效率在70%以上;100 m A负载下,系统的转换效率可达95%。
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