集成片上電感高效率降壓型直流-直流電壓轉(zhuǎn)換器的研究.pdf

1、在目前的半導(dǎo)體行業(yè)中，正如摩爾定律所描述，半導(dǎo)體工藝越來(lái)越先進(jìn)，器件的尺寸越來(lái)越小，除了追求速度，另外一個(gè)重要方面就是小型化，即單片集成。單片集成的開關(guān)電源，符合當(dāng)下消費(fèi)電子行業(yè)的主流發(fā)展趨勢(shì)，而且可以將內(nèi)部系統(tǒng)與由封裝寄生參數(shù)引起的外部諧振電壓相隔離，降低芯片外部干擾對(duì)內(nèi)部系統(tǒng)的影響。電感型開關(guān)電源中，片外電感占據(jù)了PCB的很大一部分空間，此外在開關(guān)電源中，高效率也是學(xué)者們一直追求和研究的非常重要的性能參數(shù)，所以，對(duì)于集成片上電感高效

2、率開關(guān)電源的研究就變得非常具有吸引力。
　　本文主要提出一種片上集成電感高效率降壓型直流-直流轉(zhuǎn)換器換器(BuckDC-DC Converter)。轉(zhuǎn)換器在1.8V輸入電壓下得到0.9V輸出電壓，開關(guān)頻率提高到了50MHz，最大負(fù)載電流可達(dá)500mA，輸出電壓最大紋波小于100mV。本文采用一種新穎的封裝電感來(lái)實(shí)現(xiàn)電感的片上集成，封裝電感利用焊線(Bond-Wire)和封裝引線(Lead Frame)的寄生電感構(gòu)成所需的功率級(jí)電感

3、，這種電感既可以節(jié)省芯片面積，同時(shí)具有較高的Q值，可提高變換器的轉(zhuǎn)換效率;另外，本文采用了雙模式控制策略:PWM&PSM，使轉(zhuǎn)換器在整個(gè)負(fù)載范圍內(nèi)都有較高的轉(zhuǎn)換效率。按照設(shè)計(jì)要求，完成了各個(gè)小模塊的設(shè)計(jì)，同時(shí)還提出了一些新穎的電路模塊，例如過(guò)零檢測(cè)模塊和PSM控制模塊等。本文基于SMIC0.18μm混合信號(hào)工藝庫(kù)，使用Cadence Spectre軟件對(duì)各個(gè)小模塊和整個(gè)環(huán)路進(jìn)行仿真驗(yàn)證。仿真結(jié)果顯示本文設(shè)計(jì)的電路符合設(shè)計(jì)要求，最后對(duì)設(shè)計(jì)