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JSSC 2008第12期Power Management0.5μm BiCMOS

Load-Independent Control of Switching DC-DC Converters With Freewheeling Current

提出一种新型自由轮电流控制方案,用于开关DC-DC转换器,实现负载无关的控制。
81%效率,250mW总输出功率,800kHz开关频率
DC-DC转换器自由轮电流控制负载无关高效率快速响应
创新点1:自由轮电流反馈控制(方法创新) - 提出了一种新型的自由轮电流控制方案,通过比较器操作调节输出电压,并在主电流环路中将自由轮电流反馈控制到平均参考水平,从而实现了更快的动态响应(类似迟滞转换器的速度)。
创新点2:负载无关的控制环路(系统创新) - 转换器控制环路不再依赖于电感、输出电容或负载等效电阻的值,显著提高了系统的稳定性和适应性,适用于多变负载条件。
创新点3:简化的环路补偿器设计(电路创新) - 由于控制环路对元件参数不敏感,环路补偿器的设计被大幅简化,降低了设计复杂度并提高了可靠性,同时保持了高效率和快速响应(800kHz开关频率下效率达81%)。
创新点4:单电感双极性输出实现(电路创新) - 在0.5μm BiCMOS工艺中实现了单电感双极性输出DC-DC转换器,提供+4V和-4.8V输出,总输出功率250mW,展示了该控制方案在高集成度电源管理IC中的可行性。
Abstract
A new control scheme of freewheeling current control is proposed for switching DC-DC converters. The output voltage is regulated by a comparator operation, and in the main current loop, the freewheeling current is feedback-controlled to a reference level in average. The converter control loop is no longer dependent on the values of the inductor, output capacitor , or the load equivalent resistance. The design of a loop compensator is therefore greatly simplified and the loop response can be very