基于DC-DC降压变换器结构电流实现PFM限流比较器的设计
出处：微计算机信息 发布于：2021-03-04 14:12:54
本文采用的DC-DC降压变换器电路结构
本文采用的DC-DC降压变换器结构采用同步校正器代替传统的，极大地提高了DC-DC降压变换器的效率，可达到95%左右。芯片的输入电压位于2.7V至5V之间，可工作在以下四种模式：固定频率的强制PWM模式，同步PWM模式，idle模式，关断模式。
限流比较器的设计
比较器输入级的设计
比较器输入级为射级耦合的差分输入级。
图1比较器的输入级
由上图可知，
（1）
（2）
则iC1可以近似为
（3）
同理
（4）
可求得差分跨导为：
（5）
在室温下，TV=26mV，所以运放跨导等于
（6）
此外，电阻R15，R16作为运放负载，可得出输入级增益表达式如下：
（7）
比较器中间级
比较器中间级由D，E输入，A输出。MP724，MP725的作用是减小A点电压的变化幅度，使得比较器具有较短的瞬态响应时间和较快的速度。
现在计算折叠共源共栅运放的小信号电压增益，因为|Av|=GmRout，我们必须计算Gm和Rout，而
（8）
（9）
所以，V2A表达式如下：
（10）
图2比较器中间级
比较器输出级
比较器的输出级（ActiveLoadinverter）由A输入，B输出（图3），进一步提高放大器的增益，
（11）
因此，放大器总的增益AV表达式如下：
（12）
图3PFM限流比较器电路图
限流比较器电路图
综合前面比较器输入级，输出级，中间级的设计，可得出图3所示的PFM限流比较器电路图。当导通时，对电流充电，使得电感电流上升，同时功率管的漏端电压下降，电流采样电路通过采样导通功率管的漏端电压，把采样得到的电压LS2，LTH2输入到PFM限流比较器，当功率管的漏端电压下降到一定程度，使得LS2达到PFM限流比较器门限LTH2时，比较器输出高电平至控制逻辑模块，从而使芯片进入PFM工作模式以延长寿命。
限流比较器的仿真
我们采用HSPICE对图3所示的电路进行了比较器功能的模拟，由图4可见当电感电流上升时，采样得到的电压LS2下降，当功率管的漏端电压下降到一定程度，使得LS2达到PFM限流比较器门限LTH2时，比较器输出高电平至控制逻辑模块，从而使芯片进入PFM工作模式以延长电池寿命。此外，比较器延迟70nS。
图4PFM限流比较器的仿真
结束语
本文成功地设计出一款应用到DC/DC芯片上的PFM限流比较器，并通过HSPICE进行了仿真。结果表明：电路结构简单，功耗低，响应速度快，完全满足新一代DC/DC产品的要求，且预计投入市场之后将获得上百万元的效益。
本文作者创新点：本文采用的DC-DC降压变换器结构采用同步校正器代替传统的二极管，极大地提高了DC-DC降压变换器的效率，可达到95%左右。基于该DC-DC降压变换器结构设计了一个新颖的基于Step-DownPWM电源管理芯片的PFM限流比较器电路，在轻载时使芯片进入PFM工作模式，因此能够延长电池寿命并且大幅度的提高Step-DownPWM电源管理芯片的效率。
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，//tgdrjb.cn，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。
- 高频谐振转换器同步整流器设计注意事项2025/7/1 16:41:23
- 线性稳压器 IC 设计：输入输出电容选型与纹波抑制策略2025/7/1 16:30:50
- 功率管的工作原理，功率管的作用是什么2025/6/27 17:11:03
- IIR滤波器和FIR滤波器的区别2025/6/27 16:56:35
- 电弧炉的工作原理，电弧炉的主要特点2025/6/27 16:47:56
