新颖PFM升压DC-DC转换器控制芯片设计

"这篇文章是2008年发表在《华中科技大学学报(自然科学版)》第36卷第1期上的一篇自然科学论文，由邹雪城、陈继明、郑朝霞和肖华共同撰写。研究重点是基于单稳态电路的PFM（脉冲频率调制）控制器在提升开关电源轻负载效率中的应用，设计了一款新型的PFM升压DC-DC转换器控制芯片。该芯片内部包含低压偏置产生电路和单稳态电路，结构紧凑，仅使用了21个双极型晶体管（BJT）。通过与外部高性能元件配合，该芯片能驱动LED，实现高效的升压功能。经过HSPICE仿真，该芯片在BCD 0.6μm-30 V工艺下，最低工作电压仅为0.9 V，效率超过94%，达到了预期设计目标，具有广阔的应用潜力。" 在本文中，作者首先分析了PFM技术如何改善开关电源在轻负载条件下的效率。PFM是一种调制方法，通过改变脉冲的频率来调节输出电压或电流，相比于PWM（脉宽调制），PFM在低负载时能更有效地节省能源。然后，他们提出并实现了一个创新的PFM控制器设计，该控制器的核心是单稳态电路，这是一种在特定时间间隔内保持稳定状态的电路，用于控制脉冲的产生。 设计的控制器芯片内部包含一个独特的低压偏置产生电路，这允许芯片在非常低的电压下正常工作。此外，单稳态电路的使用简化了整体架构，降低了元器件数量。21个BJT的使用展现了设计的简洁性，同时表明这种方案可以有效地降低制造成本。 为了验证设计的有效性，进行了HSPICE仿真，结果显示在特定工艺条件下，该控制器能在0.9 V的低电压下运行，并且效率达到了94%以上。这一高效率意味着在驱动LED应用中，电源转换过程的能量损失大大减少，从而提高了整体系统的能效比。 最后，作者指出这一成果不仅满足了设计预期，还展示了其在实际应用中的优秀性能，特别是对于需要高效能、低电压驱动的LED照明系统来说，该控制器具有极大的实用价值和市场前景。论文的关键词涵盖了PFM技术、单稳态电路、直流-直流变换器、LED驱动以及BCD半导体工艺，这些都是设计和分析的核心技术点。