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【6h】

高效率SIDO开关电源的PWM/PSM双模式控制电路设计

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摘要

随着便携式电子设备越来越广泛的应用，功耗的最小化以及片外元器件的最少化成为电源管理系统设计中两大最重要的目标。在提高便携式电子设备电池的使用时间技术上，高效率的开关电源备受市场的追捧。为了满足便携式电子设备体积紧凑、重量轻巧的要求，需要减少片外元器件的使用，特别是体积相对较大的电感，而单电感多输出开关电源变得非常有吸引力。
　　本文提出了一种新颖的PSM模式控制方法以及PWM/PSM模式切换方式，并设计了适用于SIDO开关电源的PWM/PSM双模式控制电路。其中零电流检测电路通过检测电感电流的大小来判断SIDO开关电源的轻重载，其输出信号同时也作为两种工作模式切换的有效判断条件。而纹波控制电路则控制着PSM模式下SIDO开关电源两路输出电压纹波的大小，模式切换数字控制电路根据零电流检测电路以及纹波控制电路的输出有效信号来实现SIDO开关电源两种模式的切换。本文首次将PWM/PSM双模式控制方法引入到SIDO开关电源中，通过电路仿真以及优化实现了SIDO开关电源在轻载时能够保持较小的输出电压纹波，同时又具有较高的转换效率。然后根据电路进行了版图设计，并在Chartered0.18μm2P6M1.8V/3.3V CMOS工艺下完成了流片。
　　最后，论文通过芯片测试验证了所设计的PWM/PSM双模式控制电路适用于SIDO开关电源芯片，使得SIDO开关电源在轻载时的转换效率大于80％，1.8V支路输出电压纹波在36mV以内，1.2V支路输出电压纹波在25mV以内，PWM/PSM模式切换点为两路输出负载电流之和45mA左右，达到了预期设定的设计指标。

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