降壓型集成開關電源芯片廣泛應用于各類便攜式設備中。 近年來，隨著電池供電的便攜式設備，如手機、MP3 播放器、PDA 等性能的提高和功能的日趨豐富，對于開關電源的效率提出了越來越高的要求。

下面友恩半導體工程師江蘇一種高性能綠色模式降壓型開關電源芯片芯片的設計方案，特點是采用PWM/ Burst 多模式控制策略提高全負載條件下的電源轉(zhuǎn)換效率。 由于降低了低負載和待機條件下的電源功耗，可減小由電池供電的現(xiàn)代便攜式設備的靜態(tài)功耗，延長設備的待機時間和電池的壽命。 芯片還實現(xiàn)了模式轉(zhuǎn)換過程中的平滑過渡以及過沖電壓的抑制。 此外，還引入一種高精度、高性能的片上電流檢測技術(shù)，進一步降低了功耗。 該芯片在115μm BCD (bip ola r2CMOS2DMOS) 工藝下設計和制造，測試結(jié)果表明芯片已達到預期的性能要求。

為提高性能和減少片外元器件， 目前應用的Buck變換器通常集成了功率開關和同步整流開關。 同時， 為減小片外電感元件的尺寸以適應便攜式設備的應用，開關頻率往往設置為幾兆甚更高的數(shù)量級。 由此帶來的問題是，當變換器工作在輕載條件下， 開關損耗就變成了主要的功率損耗。 而便攜式設備恰恰常工作于待機狀態(tài)即輕載工作狀態(tài)下，輕載效率對于延長電池的使用壽命關重要。 因此，提高輕載效率的問題受到了高度關注。

解決上述問題的一種常見方法是在輕載情況下降低開關頻率，從而使得變換器的效率保持在與重載近似的水平上。 這種技術(shù)有PFM/ PWM 多模式調(diào)制、共柵驅(qū)動等，但是它們有一個共同的缺點：開關頻率隨負載調(diào)制，這使片外濾波器的設計變得相當復雜。

綠色模式降壓型功率集成開關電源芯片芯片采用了Burst/ PWM 多模式調(diào)制技術(shù)，控制變換器在重載下以恒定頻率工作在PWM 模式，而當負載降低到一定程度時，自動切換到Burst 模式并以降低的恒定頻率工作。 其主要優(yōu)點是減少了開關損耗， 又不增加片外濾波器的設計復雜度。 此外，Burst 模式還可以根據(jù)應用的需要，由用戶控制使能或禁止。 并且在模式轉(zhuǎn)換過程中，采用雙基準法實現(xiàn)模式轉(zhuǎn)換的平滑過渡和負載遲滯。 同時，芯片引入片上電流檢測技術(shù)以取代傳統(tǒng)的電阻電流檢測， 在一定程度上減少了功耗。 功率開關和同步整流開關的集成也簡化了片外應用電路的設計。

綠色模式降壓型開關電源芯片是一個恒定頻率工作、峰值電流控制模式的Buck 變換器，輸出電壓經(jīng)由片外分壓電阻反饋調(diào)節(jié)，功率開關和同步整流開關均由片上集成。

峰值電流PWM控制模式：DC2DC 變換器的控制策略主要有電壓型控制和電流型控制兩種。 與電壓型控制相比，電流型控制策略因具有較好的線性調(diào)整率和較為簡單的補償電路等優(yōu)點而被廣泛采用。

綠色模式Buck 變換器在重載條件下工作時，采用峰值電流PWM 控制策略。 通常，根據(jù)電感電流檢測方法的不同，電流型控制又可分為平均電流控制、峰值電流控制、模擬電流控制等不同模式，其中峰值電流控制模式因?qū)斎腚妷汉洼敵鲐撦d變化的瞬態(tài)響應快、具有瞬時峰值電流限流功能等優(yōu)點，應用為廣泛。

峰值電流控制環(huán)路主要由電流環(huán)和電壓環(huán)構(gòu)成。V in是輸入電源電壓;V sense 是電流檢測模塊檢測到的電壓信號; Isense是檢測模塊檢測到的與電感電流成比例的信號。 另外，V peak 信號即為受電壓環(huán)控制的預期要達到的與電感電流峰值相對應的電壓信號。

在每個周期開始時，由時鐘上升沿置位主RS 觸發(fā)器，功率開關打開，變換器進入充電階段，電感電流上升， Isense 上升而V sense 下降。 當電感電流達到峰值， 即V sense達到V peak時，電流比較器( Icomp ) 的輸出復位RS 觸發(fā)器控制功率開關關斷。 這就是電流環(huán)的工作過程。 而電感電流的峰值主要由電壓環(huán)控制。 具體地說，當反饋電壓下降到基準以下時，誤差放大器( EA) 輸出上升，限制電流上升峰值的V peak 電壓隨之下降，于是功率開關的開啟占空比增大，輸出電壓上升，反之亦然。 其中反饋電壓是由輸出電壓經(jīng)過電阻分壓得到的。

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