【摘 要】
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在巨大的市场需求推动下,现代移动便携设备的性能不断提高,对处理器电源的瞬态响应速度和负载能力都提出了更高的要求。论文对此开展研究,以开关频率2.5MHz,最大输出电流为6A
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在巨大的市场需求推动下,现代移动便携设备的性能不断提高,对处理器电源的瞬态响应速度和负载能力都提出了更高的要求。论文对此开展研究,以开关频率2.5MHz,最大输出电流为6A的高频大电流降压型DC-DC变换器为设计目标,提出并完成了单相和两相两个设计方案。根据处理器负载跳变快的特点,论文采用基于恒定导通时间的纹波控制方式,并提出一种伪三角波的补偿方式,在节省芯片面积的同时大大增强了系统的稳定性。此外,还引入稳频电路,通过导通时间的动态调整稳定开关频率,消除输入/输出电压和负载电流变化的影响。论文提出一种新颖的零电流关断方案,能消除工艺偏差的影响,并实现了功率器件的全集成。芯片在GlobalFoundries 0.18μm CMOS 5V工艺下完成。测试结果表明,其瞬态响应等性能指标与预期相符,最高效率达85%,且具有结构简单的优点。为进一步提高瞬态响应速度和负载能力,论文提出一个采用两相结构的设计方案。同样采用基于恒定导通时间的纹波控制,通过引入若干功能模块,特别是均流模块,使得瞬态响应速度和输出负载能力得到了进一步提升。由于采用了阻容结构的纹波补偿方案,可以免受负载电流变化的影响,保证了系统的稳定性,所提出的新颖电流均衡环路能克服各种不对称因素,保持两个支路的电感电流基本相等。同时,将系统的静态待机电流降至5μA。从仿真结果可以明显看到,相比单相系统,两相系统具有更快的瞬态响应速度,最高效率可达88%。
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