高效低功耗DC-DC转换器：PWM与PFM模式结合设计

"高效率、低功耗直流电压转换器芯片的设计与实现 (2008年)" 这篇2008年的论文主要探讨了如何设计和实现一种高效的、低功耗直流电压转换器芯片，该芯片结合了脉冲宽度调制（PWM）和脉冲频率调制（PFM）两种工作模式，以适应不同的负载电流需求，从而提高转换效率并降低功耗。论文的作者团队来自浙江大学超大规模集成电路设计研究所。 在负载电流大于60毫安时，转换器采用1兆赫兹的PWM工作模式，这种模式下开关频率较高，适用于处理较大的电流负载，能保持较高的工作效率。然而，当负载电流下降到60毫安以下时，转换器自动切换到PFM模式，此时开关频率降低，有助于减少不必要的能量损耗，尤其是在轻载或空载情况下，进一步提高了能效。 设计中的一个重要创新是，当输出电压达到预设值的102%时，电路会自动进入待机状态，这显著降低了静态工作电流，优化了芯片在非工作状态下的功耗。论文指出，该转换器芯片采用了CSMC公司的0.5微米CMOS混合信号工艺进行设计和制造，这种工艺技术成熟，适合实现高集成度的电源管理芯片。 实测结果显示，该电路能够平滑地在PWM和PFM模式之间切换，提供了良好的负载和线路电压调整能力。输出电压精度高，误差不超过±2%，并且最大静态工作电流控制在15微安以下，这在低功耗应用中是非常关键的。此外，转换器的最大效率达到了92.6%，显示出优秀的能源转化性能。 论文的关键词包括直流电压转换器、脉冲宽度调制、脉冲频率调制、高效率和低功耗，反映了研究的核心内容。该研究对于理解和设计用于便携式设备、物联网设备等领域的电源管理芯片具有重要的理论和实践价值，尤其是在追求更长电池寿命和更高效能源利用的现代电子设备中。