如何實(shí)現(xiàn)一款降壓型直流直流開(kāi)關(guān)電源的設(shè)計(jì)

　　隨著集成電路制造技術(shù)向更小尺寸邁進(jìn)，采用集成電路部件的電子產(chǎn)品如智能手機(jī)、筆記本電腦、上網(wǎng)本等體積變得更小，且可攜帶，對(duì)這些設(shè)備的關(guān)鍵部件--電源提出了體積小、重量輕、能量密度高的要求。具有體積小、重量輕、損耗小、效率高、應(yīng)用范圍廣等特點(diǎn)的開(kāi)關(guān)電源正逐漸取代傳統(tǒng)的線性電源，成為電子設(shè)備中的主流產(chǎn)品。本論文介紹了降壓型直流-直流開(kāi)關(guān)電源的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與基本原理，及工業(yè)界設(shè)計(jì)開(kāi)關(guān)電源采用的技術(shù)，如脈沖寬度調(diào)制、脈沖頻率調(diào)制、脈沖寬度/脈沖頻率混合調(diào)制，同步整流，對(duì)開(kāi)關(guān)電源的功率損耗產(chǎn)生機(jī)制進(jìn)行了詳細(xì)的講解。本論文采用意法半導(dǎo)體先進(jìn)的 BCD6 工藝（最小尺寸為.35uM）設(shè)計(jì)了一款高效率降壓型直流-直流開(kāi)關(guān)電源。本次設(shè)計(jì)先從系統(tǒng)層面設(shè)計(jì)著手，搭建了電源的行為模型，對(duì)電源環(huán)路進(jìn)行補(bǔ)償確保在各種應(yīng)用條件下電源系統(tǒng)都能穩(wěn)定可靠的工作。然后從電路級(jí)實(shí)現(xiàn)該電源，包括各個(gè)電路模塊的搭建，利用 Mentor 公司的 Spice 軟件對(duì)關(guān)鍵模塊進(jìn)行了仿真，電路實(shí)現(xiàn)后再整體對(duì)電路進(jìn)行仿真，給出了各個(gè)模塊及整體電路仿真的波形圖，確保電路的各項(xiàng)設(shè)計(jì)指標(biāo)能滿足應(yīng)用需求。

　　隨著電子技術(shù)的快速發(fā)展，便攜式電子設(shè)備與人們的工作及生活的關(guān)系變得日益密切，而這些電子設(shè)備都離不開(kāi)可靠的電源。在目前便攜設(shè)備的時(shí)代，大部分的設(shè)備都是采用電池來(lái)供電，這些電子設(shè)備內(nèi)部大多數(shù)使用的是 CMOS 技術(shù)實(shí)現(xiàn)的電子電路。隨著 CMOS 技術(shù)的不斷發(fā)展，晶體管的最小尺寸不斷縮小，以增加處理速度。然而，尺寸的縮小降低了晶體管的耐壓上限，為了使設(shè)備能穩(wěn)定、可靠的工作，需要更低的電源來(lái)供電［1］。另一方面，電池的電壓獨(dú)立于該 CMOS 技術(shù)的演進(jìn)，并依賴于所使用的材料和電化學(xué)反應(yīng)涉及的存儲(chǔ)電荷［2］。開(kāi)關(guān)電源將電池電壓轉(zhuǎn)換成不同電壓供電子設(shè)備內(nèi)部其他模塊使用。一般開(kāi)關(guān)電源有以下功能：1 提供給各個(gè)模塊穩(wěn)定的電源，電子設(shè)備各模塊有不同的電壓和電流要求，開(kāi)關(guān)電源必須滿足這些要求。另外根據(jù)不同的應(yīng)用需求，有些模塊需要打開(kāi)，有些模塊不需要打開(kāi)。在電池供電的設(shè)備中， 特別需要把不需要打開(kāi)的電路電源關(guān)閉， 提高電池一次供電時(shí)間， 同時(shí)減低便攜式電池電子設(shè)備的溫度；2 控制開(kāi)機(jī)，關(guān)機(jī)時(shí)各路電源開(kāi)關(guān)的順序，如果順序錯(cuò)誤， 輕則功能錯(cuò)亂，重則燒毀器件；3 對(duì)電池充電進(jìn)行管理， 電池充電不妥當(dāng)， 可能大大減低電池壽命， 嚴(yán)重時(shí)可能充不上電， 再嚴(yán)重可能引起電池爆炸；4 動(dòng)態(tài)調(diào)整電壓，這個(gè)功能是為了提高電池一次供電時(shí)間。