升压PFM控制DC/DC转换器的工作原理及应用设计分析

出处:西安电子科技大学微电子 发布于:2020-12-17 14:58:01

  各种由电池供电的电子产品,如手提电脑、手机、数码相机、PDA等的电源管理系统都需要DC/DC转换器,因此,DC/Dc转换器的应用越来越广泛。它的实现及控制方式也多种多样,但输出  、转换效率、启动电压等是DC/DC转换器中的  问题。本文介绍了一款结构简单、功能完备、输出  高、功耗低的升压型PFM控制DC,DC转换器。升压型DC/DC转换器结构功能框图和工作原理从传统升压型DC/DC转换器的结构和工作原理可以看出,其  问题是驱动电路对开关晶体管M的控制,本文提出了一种升压型PFM控制DC/DC转换器,采用内置的MOSFET作为开关管,包括基准电压源、误差比较器、运放、PFM控制电路、MOSFET限流保护电路、使能控制、电压采样等单元电路,如图1所示。

 

  基本工作原理为:当外部输入电压VOUT≥0.9V时,转换器开始正常工作,电路内部产生一个基准电压,这个电压与外部实际输出反馈回来的电压经过误差放大,输出的值控制PFM电路。当输出电压低于额定值时,误差放大器CM输出高电平,PFM控制电路正常工作,产生一个脉冲信号控制大功率MOS管M不断导通和截止,使输出电压上升。随着输出电压不断上升,超过额定值时,误差放大器的输出发生跳转,变为低电平,控制PFM电路停振,使输出电压保持恒定。当对外提供负载,输出电压低于额定值时,误差放大器的输出又发生跳转,恢复为高电平,控制PFM电路恢复正常工作,产生脉冲信号控制M不断导通和截止,重复开始的过程,从而实现了在DC/Dc转换器稳定工作时,输出电压保持在额定值。其中,利用运放OM输出对PFM电路的控制,可以根据负载大小自动地切换占空比系数(轻负载时占空比为58%,高负载时占空比为76%),使转换器在轻负载情况下减小了动态功耗,提高了转换效率。

  PFM控制电路的实现

  PFM控制电路是由有多个使能端控制的振荡器组成的,如图2所示。其中,EN1为误差放大器CM的输出,EN2为运放OM的输出。protect为过流保护的输出,当M电流超过预定值时,protect控制振荡器停振,使M断路,防止损坏。

  PFM控制电路模拟结果

  PFM控制电路在模拟时,输出电压VOUT的额定值取典型输出值3.3V,模拟结果如图3所示。

  从模拟结果可以看出,此PFM控制电路的实现方式在轻负载下,可以有效降低转换器的损耗,提高运行效率。

  应用电路和仿真结果

  应用电路

  此转换器的外围元件很少,只有一个二极管、一个电感、两个电容,应用电路如图4所示。

  在正常工作情况下,当输入电压在0.9V~2.4V之间变化时,输出电压可以保持在1.8V~6.5V之间的任意值,实现了升压DC/DC转换。

  模拟仿真结果

  此DC/DC转换器在低电压0.9V下就可以正常工作;典型的输入/输出值为:VIN=2.4V,VOUT=3.3V,模拟结果如图5、图6所示。

  从模拟结果可以看出,当负载变化时,DC/DC转换器的输出电压波动范围为±8mV,输出电压  达到±0.3%;而传统升压型PFM控制DC/Dc转换器的输入电压一般都是大于1.2V时才可以稳定工作,输出电压波动范围一般为±50mY,输出电压  约为±2%。可见,本文所设计的升压型PFM控制DC/DC转换器是一款低电压、可稳定工作,且输出纹波很低、输出电压  很高的DC/DC转换器。

  结语

  本文设计的升压PFM控制DC/DC转换器稳定工作时,在大范围内具有高的转换效率、低的输出纹波和高的输出电压  ,且结构简单、功耗低,是一种具有较大使用价值的DC/DC转换器。

关键词:DC转换器转换器

版权与免责声明

凡本网注明“出处:维库电子市场网”的所有作品,版权均属于维库电子市场网,转载请必须注明维库电子市场网,https://www.dzsc.com,违反者本网将追究相关法律责任。

本网转载并注明自其它出处的作品,目的在于传递更多信息,并不代表本网赞同其观点或证实其内容的真实性,不承担此类作品侵权行为的直接责任及连带责任。其他媒体、网站或个人从本网转载时,必须保留本网注明的作品出处,并自负版权等法律责任。

如涉及作品内容、版权等问题,请在作品发表之日起一周内与本网联系,否则视为放弃相关权利。

广告
上传BOM文件: BOM文件
*公司名:
*联系人:
*手机号码:
QQ:
应用领域:

有效期:
OEM清单文件: OEM清单文件
*公司名:
*联系人:
*手机号码:
QQ:
有效期:

扫码下载APP,
一键连接广大的电子世界。

在线人工客服

买家服务:
卖家服务:

0571-85317607

客服在线时间周一至周五
9:00-17:30

关注官方微信号,
第一时间获取资讯。

建议反馈

联系人:

联系方式:

按住滑块,拖拽到最右边
>>
感谢您向阿库提出的宝贵意见,您的参与是维库提升服务的动力!意见一经采纳,将有感恩红包奉上哦!