高精度PWM降压DC-DC转换器：设计与性能分析

本文档主要探讨了一种高性能的PWM降压型DC-DC转换器的设计，由上海交通大学研究生林刚磊在微电子学与固体电子学专业撰写，导师为戴庆元。该转换器的设计目标是为了满足现代电子产品对高效能和高精度电源的需求，特别是在便携式电子设备快速发展的背景下，电源管理芯片的市场需求日益增长。 DC-DC转换器作为开关电源的核心组成部分，其优势在于体积小、重量轻、效率高和输出电压调节范围宽。电压型PWM控制模式被选用，这种模式允许精确控制电源的输出，同时通过降频保护技术提高了系统的稳定性。为了实现高精度，文中还设计了全数字逻辑控制的软启动电路，确保了在启动阶段电压过冲小，浪涌电流得到有效控制。 设计的芯片基于华虹NEC 0.35微米BCD工艺参数的Spectre模型进行仿真，输入电压范围为4V-12V，输出电压可调至1.8V-6V，最大输出电流可达1A。以5V输入、2.5V输出和50Ω负载为例，模拟结果显示输出电压波动极低，仅为2mV，且输出精度达到惊人的0.05%，转换效率超过90%。此外，针对不同输入和输出电压的典型应用场景，如5V降至3.3V、2.5V、1.8V，以及12V降至5V、3.3V、2.5V，芯片性能均达到了预设的高标准。 然而，由于篇幅限制，芯片的实际版图设计已经外包给代工厂完成，正在进行流片过程，最终结果还需等待测试。本文的关键点集中在DC-DC转换器的设计方法、技术选择、性能指标以及仿真验证上，对于从事电力电子设计或寻求高精度电源解决方案的工程师来说，这是一项有价值的参考资料。