一种同步降压型DC-DC转换器驱动电路设计

发布时间：2019-09-21 23:19

【摘要】：设计了一种适用于同步整流降压型DC-DC转换器的驱动电路,包含电平移位、死区时间控制及过零检测等模块。分析了电路整体及各个模块的结构和工作原理,并基于0.35μm BCD工艺模型库,通过Cadence Spectre进行仿真验证。仿真结果表明,本电路可以有效地控制死区时间,抑制反向电流,提高转换器的效率。
【图文】：

电路图,过零检测,死区时间,电路

波形，其中最后一个波形为Ｓ５经反相器的输出，即Ｓ５′的波形。可以看出，电路有效地实现了逻辑电平由ＶＣＣ，ＧＮＤ到ＢＳＴ，ＳＷ的转换，符合下级驱动电路对电平的要求。图５电平移位１输入、输出波形４．２电平移位２仿真图６所示为电平移位２输入Ｌ１、输出Ｌ２的波形。从图中可以看出，电平移位模块２有效地实现了从ＢＳＴ，ＳＷ到ＶＣＣ，ＧＮＤ的逻辑电平移位。图６电平移位２输入、输出波形４．３过零检测电路仿真图７所示为ＤＣ－ＤＣ变换器工作在ＤＣＭ模式下，有无过零检测电路的电感电流仿真结果。从图７（ａ）可以看出，当电感电流到达２７ｍＡ时，过零检测电路输出翻转为低电平，使同步整流管Ｍ２关断，有效地抑制了反向电流的增加。图７（ｂ）为无过零检测电路时电感电流的仿真图，由图可知，电感将出现－５１３ｍＡ的反向电流，严重影响转换器轻载时的效率。（ａ）有过零检测电路（ｂ）无过零检测电路图７有无过零检测电路电感电流仿真结果死区时间仿真图８所示为主开关管Ｍ１栅极电平ＤＨ以及同步整流管Ｍ２栅极电平ＤＬ的仿真波形。从图中可以看出，Ｍ２关断到Ｍ１开启之间的死区时间为１８．７ｎｓ，Ｍ１关断到Ｍ２开启之间的死区时间为１４．２ｎｓ，符合设计要求，有效地避免了两个管子同时开启而造成的功率损耗。图８死区时间仿真结果表１列出了本文设计的电路与相关已发表文献中电路的性能比较。表１本文电路与其他相关电路的性能对比文献工艺电流检测点死区时间本文０．３５μｍＢＣＤ２７ｍＡ１４

死区时间,电路,仿真结果,文献

过零检测电路仿真图７所示为ＤＣ－ＤＣ变换器工作在ＤＣＭ模式下，，有无过零检测电路的电感电流仿真结果。从图７（ａ）可以看出，当电感电流到达２７ｍＡ时，过零检测电路输出翻转为低电平，使同步整流管Ｍ２关断，有效地抑制了反向电流的增加。图７（ｂ）为无过零检测电路时电感电流的仿真图，由图可知，电感将出现－５１３ｍＡ的反向电流，严重影响转换器轻载时的效率。（ａ）有过零检测电路（ｂ）无过零检测电路图７有无过零检测电路电感电流仿真结果死区时间仿真图８所示为主开关管Ｍ１栅极电平ＤＨ以及同步整流管Ｍ２栅极电平ＤＬ的仿真波形。从图中可以看出，Ｍ２关断到Ｍ１开启之间的死区时间为１８．７ｎｓ，Ｍ１关断到Ｍ２开启之间的死区时间为１４．２ｎｓ，符合设计要求，有效地避免了两个管子同时开启而造成的功率损耗。图８死区时间仿真结果表１列出了本文设计的电路与相关已发表文献中电路的性能比较。表１本文电路与其他相关电路的性能对比文献工艺电流检测点死区时间本文０．３５μｍＢＣＤ２７ｍＡ１４ｎｓ［１］０．６μｍＢＣＤ－１．２Ａ２０ｎｓ［５］０．３５μｍＢＣＤ５９．４ｍＡ－［７］０．５μｍＢＣＤ－２５ｎｓ５结论设计了一种适用于同步降压型ＤＣ－ＤＣ转换器的驱动电路。采用固定时间交错延时的控制方式，并在电路中加入了过零检测电路，具有结构简单、占用版图面积孝易于实现等优点。通过仿真验证，电路合理地设置了死区时间，有效地抑制了电感反向电流，提高了转换器的效率。（下转第７１７页）７１２
【作者单位】：重庆邮电大学;模拟集成电路重点实验室;
【分类号】：TM46

【参考文献】