0.8μm BCDMOS工艺下高效电流模DC-DC转换器功率级设计与建模

在现代电子设备中，高效率、小型化的电源管理变得越来越关键。本文重点介绍了采用0.8微米30伏特BCD MOS工艺技术的电流模降压型DC-DC转换器的功率级设计，这是一种针对高转换效率和高集成度需求的理想解决方案。电流模控制相对于电压控制模式，具有减少噪声、提高稳定性和响应速度的优势。 该功率级设计的目标是实现3安培的负载电流，并且能够达到92%的高转换效率。设计的核心包括以下几个部分： 1. 功率级电路和版图设计：功率级的核心组件是功率晶体管（LDNMOS），它作为开关元件，通过控制电流来调节输出电压。驱动电路则负责控制晶体管的开关，确保其在预定频率下工作。此外，一个重要的组成部分是功率晶体管的采样电流电路，它用于检测输出电流，以便进行闭环控制。斜波补偿电路则用来修正由于采样时间与平均电流差异导致的模型误差，确保控制精度。 2. 功率级模型：电流模控制的关键在于电流的准确控制，而不是电压。设计者采用了两种常见的模型来描述这种控制方式：平均电流模式和峰值电流模式。平均电流模式简化了系统模型，将其视为压控电流源，但可能引入一定误差；峰值电流模式则更精确，但模型复杂，工程实施难度大。本文作者提出了一种新的建模方法，结合了两者优点，通过线性模型将电流环视为内部反馈机制，提高了建模的实用性和精度。 3. 应用场景：电流模降压型DC-DC转换器广泛应用于数字多媒体、视频广播设备、个人导航设备、数字/卫星无线电、媒体播放器、便携式医疗和工业设备等领域，它们对电源管理有着严格的要求，尤其是体积和重量的限制。 最后，设计者展示了详细的设计过程和实验测试结果，这包括实际电路的性能验证，如转换效率、负载能力和稳定性等关键指标，以证明其在实际应用中的有效性。这种技术的进步不仅提升了电源管理的性能，也为未来更高效、更小型化的电子设备提供了坚实的技术支撑。