一種dc-dc轉(zhuǎn)換器芯片的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及集成電路技術(shù)，尤其涉及到一種DC-DC轉(zhuǎn)換器芯片。
【背景技術(shù)】
[0002]為了得到穩(wěn)定的直流輸出電壓，設(shè)計(jì)了 DC-DC轉(zhuǎn)換器芯片。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實(shí)用新型旨在提供一種DC-DC轉(zhuǎn)換器芯片。
[0004]一種DC-DC轉(zhuǎn)換器芯片，包括使能控制電路、帶隙基準(zhǔn)電路、振蕩器電路、誤差放大器、PWM比較器、控制邏輯、死區(qū)時(shí)間控制、斜率補(bǔ)償電路、電流采樣放大器電路、突發(fā)模式控制電路和過(guò)壓檢測(cè):
[0005]所述使能控制電路的輸入端接使能端EN，輸出端控制所述控制邏輯；當(dāng)使能端EN接高電平，電路正常工作；當(dāng)EN接地，電路處于關(guān)閉狀態(tài)，電路不工作；
[0006]所述帶隙基準(zhǔn)電路用來(lái)產(chǎn)生芯片內(nèi)部的帶隙基準(zhǔn)電壓；提供0.85V、0.8V、0.3V基準(zhǔn)電壓，作為其他電路的參考電壓，這些電壓的精確度直接影響DC-DC輸出的電壓精度；
[0007]所述振蕩器電路提供內(nèi)部時(shí)鐘頻率1.5MHz，并作為內(nèi)部同步時(shí)鐘。同時(shí)產(chǎn)生出鋸齒波，提供給PWM比較器和為斜坡補(bǔ)償電路提供斜坡信號(hào)；振蕩頻率可以通過(guò)反饋電壓VFB調(diào)節(jié)，進(jìn)行頻率移位；當(dāng)VFB電壓低于0.3時(shí)，振蕩頻率下降到固定頻率1.5MHz的1/7，即為210KHZ，以保證電感電流有足夠的時(shí)間進(jìn)行衰減，防止不穩(wěn)定現(xiàn)象出現(xiàn)；當(dāng)VFB電壓上升到0.3V以上時(shí)，振蕩頻率將逐漸上升到1.5MHz ；
[0008]所述誤差放大器將輸出反饋電壓VFB與比較基準(zhǔn)電壓0.8V的差值進(jìn)行放大及反饋，保證穩(wěn)態(tài)時(shí)的穩(wěn)壓精度；
[0009]所述PWM比較器是把誤差放大器輸出的電壓誤差信號(hào)與電感電流采樣信號(hào)和斜坡補(bǔ)償信號(hào)相加得到的電壓進(jìn)行比較，輸出相應(yīng)的脈寬調(diào)制信號(hào)，從而控制功率管的占空比，達(dá)到調(diào)節(jié)輸出電壓的目的；
[0010]所述控制邏輯實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的邏輯控制功能，對(duì)控制功率管工作狀態(tài)的各模塊邏輯信號(hào)進(jìn)行處理，產(chǎn)生功率管控制信號(hào)至驅(qū)動(dòng)模塊；
[0011]所述死區(qū)時(shí)間控制是為了防止功率管和同步管同時(shí)導(dǎo)通而被損壞；
[0012]所述斜率補(bǔ)償電路的功能是利用振蕩器模塊產(chǎn)生的斜坡信號(hào)對(duì)電流反饋回路的電流檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行補(bǔ)償；斜率補(bǔ)償?shù)哪康氖窍娏髂C-DC轉(zhuǎn)換器中當(dāng)占空比大于50 %時(shí)出現(xiàn)的開(kāi)環(huán)不穩(wěn)定、亞諧波振蕩等缺點(diǎn)；
[0013]所述電流采樣放大器電路是通過(guò)采樣管M2間接對(duì)功率管Ml進(jìn)行采樣并對(duì)功率管Ml的導(dǎo)通狀態(tài)進(jìn)行控制；
[0014]所述突發(fā)模式控制電路是當(dāng)負(fù)載較輕時(shí)，為了提高轉(zhuǎn)換效率；電路在睡眠狀態(tài)時(shí)，靜態(tài)電流很??；而在輕負(fù)載條件下，電路保持在睡眠狀態(tài)下的時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)，這樣就大大降低了芯片的功耗，提高了轉(zhuǎn)換效率；每次突發(fā)事件在輕負(fù)載下可持續(xù)幾個(gè)周期，根據(jù)負(fù)載輕的程度，持續(xù)的周期不同；是否進(jìn)入突發(fā)事件，是根據(jù)誤差放大器的輸出電壓是否達(dá)到突發(fā)門(mén)限以上，使突發(fā)比較器翻轉(zhuǎn)；
[0015]所述過(guò)壓檢測(cè)是為了防止輸出電壓有過(guò)大的過(guò)沖；當(dāng)輸出電壓高于設(shè)定的閾值時(shí)，反饋電壓VFB高于0.85V時(shí)，過(guò)壓保護(hù)電路會(huì)迅速關(guān)斷功率管Ml，防止繼續(xù)對(duì)負(fù)載提供電流。
[0016]當(dāng)輸出與地短路時(shí)，此時(shí)護(hù)反饋電壓VFB為零，振蕩器頻率立即下降到標(biāo)稱(chēng)值的1/7，即為210KHZ。該頻率可以保證電感電流有更多的時(shí)間衰減，從而防止系統(tǒng)失控不穩(wěn)定。
[0017]在正常工作情況下，振蕩器觸發(fā)RS觸發(fā)器，使得功率管Ml在每個(gè)周期均導(dǎo)通，輸入電源通過(guò)功率管Ml向外部電感輸出電流，同時(shí)，采樣管和采樣電阻對(duì)電感電流進(jìn)行采樣，采樣電壓與電流比較器的電感峰值電流門(mén)限電壓進(jìn)行比較，一旦達(dá)到該門(mén)限電壓，輸出信號(hào)將RS觸發(fā)器器復(fù)位，從而關(guān)斷功率管。輸出電壓反饋信號(hào)VFB與基準(zhǔn)電壓0.8V的差值，經(jīng)誤差放大器放大得到的誤差電壓信號(hào)決定電感峰值電流門(mén)限。當(dāng)芯片負(fù)載增加時(shí)，則會(huì)導(dǎo)致反饋電壓VFB低于基準(zhǔn)電壓0.8V，從而使得誤差放大器輸出電壓和峰值電流門(mén)限電壓升高，直到平均電感電流與新的負(fù)載電流匹配；反之亦然，此時(shí)如果負(fù)載過(guò)輕，誤差放大器的輸出達(dá)到突發(fā)模塊的門(mén)限電壓，就會(huì)進(jìn)入突發(fā)模式。在功率管關(guān)斷時(shí)，同步管導(dǎo)通進(jìn)行續(xù)流，直到進(jìn)入下一個(gè)周期，其間有死區(qū)時(shí)間為了防止毀壞性的導(dǎo)通電流產(chǎn)生。
[0018]功率管電流的變化將通過(guò)電流比較器反映到功率管控制信號(hào)占空比的變化；而負(fù)載變化量將引起反饋電壓VFB的變化，反饋電壓的變化將通過(guò)誤差放大器引起功率管峰值電流門(mén)限電平的變化，最終通過(guò)電流比較器反映為功率管控制信號(hào)占空比的變化。總之，在這個(gè)反饋控制系統(tǒng)中輸入電壓變化、負(fù)載變化和其它任何變化都將反映到功率管控制信號(hào)占空比的變化，從而控制功率管的導(dǎo)通和截止時(shí)間以達(dá)到穩(wěn)壓的目的。通過(guò)仿真和流片，該芯片的效率最高到92%以上，具有較好的負(fù)載階躍瞬態(tài)響應(yīng)。
【附圖說(shuō)明】
[0019]圖1為本實(shí)用新型的一種DC-DC轉(zhuǎn)換器芯片的內(nèi)部電路圖。
[0020]圖2為利用本實(shí)用新型的DC-DC轉(zhuǎn)換器芯片的輸入電壓2.7?5.5V時(shí)，輸出電壓為3.3V的應(yīng)用電路圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]以下結(jié)合附圖對(duì)本【實(shí)用新型內(nèi)容】進(jìn)一步說(shuō)明。
[0022]一種DC-DC轉(zhuǎn)換器芯片，如圖1所示，包括使能控制電路、帶隙基準(zhǔn)電路、振蕩器電路、誤差放大器、PWM比較器、控制邏輯、死區(qū)時(shí)間控制、斜率補(bǔ)償電路、電流采樣放大器電路、突發(fā)模式控制電路和過(guò)壓檢測(cè):
[0023]所述使能控制電路的輸入端接使能端EN，輸出端控制所述控制邏輯；當(dāng)使能端EN接高電平，電路正常工作；當(dāng)EN接地，電路處于關(guān)閉狀態(tài)，電路不工作；
[0024]所述帶隙基準(zhǔn)電路用來(lái)產(chǎn)生芯片內(nèi)部的帶隙基準(zhǔn)電壓；提供0.85V、0.8V、0.3V基準(zhǔn)電壓，作為其他電路的參考電壓，這些電壓的精確度直接影響DC-DC輸出的電壓精度；
[0025]所述振蕩器電路提供內(nèi)部時(shí)鐘頻率1.5MHz，并作為內(nèi)部同步時(shí)鐘；同時(shí)產(chǎn)生出鋸齒波，提供給PWM比較器和為斜坡補(bǔ)償電路提供斜坡信號(hào)；振蕩頻率可以通過(guò)反饋電壓VFB調(diào)節(jié)，進(jìn)行頻率移位；當(dāng)VFB電壓低于0.3時(shí)，振蕩頻率下降到固定頻率1.5MHz的1/7，即為210KHZ，以保證電感電流有足夠的時(shí)間進(jìn)行衰減，防止不穩(wěn)定現(xiàn)象出現(xiàn)；當(dāng)VFB電壓上升到0.3V以上時(shí)，振蕩頻率將逐漸上升到1.5MHz ；
[0026]所述誤差放大器將輸出反饋電壓VFB與比較基準(zhǔn)電壓0.8V的差值進(jìn)行放大及反饋，保證穩(wěn)態(tài)時(shí)的穩(wěn)壓精度；
[0027]所述P