一種升壓型PFM控制DCDC轉(zhuǎn)換器

1、一種升壓型PFM控制DCDC轉(zhuǎn)換器引言各種由電池供電的電子產(chǎn)品，如手提電腦、手機、數(shù)碼 相機、PDA等的電源管理系統(tǒng)都需要DC/DC轉(zhuǎn)換器，因此，DC/DC轉(zhuǎn)換器的應(yīng)用越來越廣泛。它的實現(xiàn)及控制方式也多 種多樣，但輸出精度、轉(zhuǎn)換效率、啟動電壓等是DC/DC轉(zhuǎn)換器中的核心問題。本文介紹了一款結(jié)構(gòu)簡單、功能完備、輸 出精度高、功耗低的升壓型 PFM控制DC/DC轉(zhuǎn)換器。升壓型 DC/DC 轉(zhuǎn)換器結(jié)構(gòu)功能框圖和工作原理從傳統(tǒng)升壓型DC/DC轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)和工作原理可以看出， 其核心問題是驅(qū)動電路對開關(guān)晶體管 M 的控制，本文提出了 一種升壓型PFM控制DC/DC轉(zhuǎn)換器，采用內(nèi)置的 MOSFET 作為開

2、關(guān)管，包括基準電壓源、誤差比較器、運放、PFM控制電路、MOSFET限流保護電路、使能控制、電壓采樣等單 元電路。基本工作原理為：當外部輸入電壓Vout 0. 9V時，轉(zhuǎn) 換器開始正常工作，電路內(nèi)部產(chǎn)生一個基準電壓，這個電壓 與外部實際輸出反饋回來的電壓經(jīng)過誤差放大，輸出的值控 制 PFM 電路。 當輸出電壓低于額定值時， 誤差放大器 CM 輸 出高電平， PFM 控制電路正常工作，產(chǎn)生一個脈沖信號控制 大功率 MOS 管 M 不斷導通和截止，使輸出電壓上升。隨著 輸出電壓不斷上升，超過額定值時，誤差放大器的輸出發(fā)生 跳轉(zhuǎn)，變?yōu)榈碗娖剑?控制 PFM 電路停振， 使輸出電壓保持恒 定。當對外提

3、供負載，輸出電壓低于額定值時，誤差放大器 的輸出又發(fā)生跳轉(zhuǎn)， 恢復為高電平， 控制 PFM 電路恢復正常 工作， 產(chǎn)生脈沖信號控制 M 不斷導通和截止， 重復開始的過 程，從而實現(xiàn)了在 DC/DC 轉(zhuǎn)換器穩(wěn)定工作時，輸出電壓保持 在額定值。其中， 利用運放 OM 輸出對 PFM 電路的控制， 可 以根據(jù)負載大小自動地切換占空比系數(shù) （輕負載時占空比為 58%，高負載時占空比為 76%），使轉(zhuǎn)換器在輕負載情況下減 小了動態(tài)功耗，提高了轉(zhuǎn)換效率。PFM控制電路的實現(xiàn)PFM 控制電路是由有多個使能端控制的振蕩器組成的， 如圖2所示。其中，ENI為誤差放大器CM的輸出，EN2為運 放0M的輸出。pro

4、tect為過流保護的輸出，當M電流超過預 定值時， protect 控制振蕩器停振，使 M 斷路，防止損壞。PFM控制電路模擬結(jié)果PFM 控制電路在模擬時，輸出電壓 Vout 的額定值取典 型輸出值3. 3V,模擬結(jié)果。從模擬結(jié)果可以看出，此PFM控制電路的實現(xiàn)方式在輕 負載下，可以有效降低轉(zhuǎn)換器的損耗，提高運行效率。應(yīng)用電路和仿真結(jié)果應(yīng)用電路此轉(zhuǎn)換器的外圍元件很少， 只有一個二極管、 一個電感、 兩個電容，應(yīng)用電路。在正常工作情況下，當輸入電壓在0.9V-2.4V之間變化時，輸出電壓可以保持在 1.8V-6.5V之間的任意值，實現(xiàn)了 升壓 DC/DC 轉(zhuǎn)換。模擬仿真結(jié)果此Dc/Dc轉(zhuǎn)換器在低電壓 0.9V下就可以正常工作；典型 的輸入/輸出值為：Vin=2. 4Vout=3.3V，模擬結(jié)果。從模擬結(jié)果可以看出，當負載變化時，DC/DC轉(zhuǎn)換器的輸出電壓波動范圍為土 8mV,輸出電壓精度達到士 0.3%;而 傳統(tǒng)升壓型PFM控制DC/DC轉(zhuǎn)換器的輸入電壓一般都是大 于 1.2V 時才可以穩(wěn)定工作，輸出電壓波動范圍一般為50mV，輸出電壓精度約為土 2%。可見，本文所設(shè)計的升壓 型PFM控制DC/DC轉(zhuǎn)換器是一款低電壓、可穩(wěn)定工作，且 輸出紋波很低、輸出電壓精度很高的DC/DC轉(zhuǎn)換器。結(jié)語本文設(shè)計的升壓 PFM控制D