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 电源是所有电子设备的核心部分，其质量直接关系到电子设备的可靠性。目前，计算机设备和各种高效便携式电子设备的发展趋于微型化，功耗相对较大。要求配套的电池供电系统体积小、重量轻、效率高，必须使用高效的DC-DC开关电源管理芯片。

在开关电源DC-DC变换器中，由于输入电压或输出端负荷可能起伏，因此需要复杂的控制技术来控制平均直流输出电压，因此各种PWM控制结构的研究已成为研究的热点。在此前提下，开关电源DC-DC控制芯片的设计和开发在经济和科学研究方面都非常有价值。

  2 开关电源控制电路原理分析

  DC-DC变换器就是利用一个或多个开关器件的切换，把某一等级直流输入电压变换成另一等级直流输出电压。在给定直流输入电压下，通过调节电路开关器件的导通时间来控制平均输出电压。控制方法之一就是采用某一固定频率进行开关切换，并通过调整导通区间长度来控制平均输出电压，这种方法也称为脉宽调制PWM法。

电压型控制方式的基本原理就是通过误差放大器输出信号与一固定的锯齿波进行比较，产生控制用的PWM信号。从控制理论的角度来讲，电压型控制方式是一种单环控制系统。电压控制型变换器是一个二阶系统，它有两个状态变量：输出滤波电容的电压和输出滤波电感的电流。二阶系统是一个有条件稳定系统，只有对控制电路进行精心的设计和计算后，在满足一定的条件下，闭环系统方能稳定的工作。图为电压型控制的原理图。

  3 芯片内部模块的设计

  设计一个基于PWM控制的BOOST升压式DC-DC电源转换芯片，该芯片实现基于双环(电压环和电流环)一阶控制系统的电流模式PWM控制电路，在该集成模块内将包括控制、驱动、保护、检测电路等。最后在电路系统基本框架的基础上，结合电力电子技术与微电子技术，采用采用BiCMOS工艺，具体针对DC-DC变换电路的实现进行研究。

  下面介绍该电源转换芯片各模块设计思想及原理框图：

  ①误差放大电路：误差是用于调整变换器的高增益差分放大器。放大器产生误差信号，它被供给PWM比较器。当输出电压样本与内部电压基准比较并放大差值时产生误差信号。误差放大器的2号脚Vref就是基准电压产生的固定基准。②PWM比较器：当来自电流取样信号，当然是电感电流和振荡器产生的补偿谐波相加后的电流信号，超过误差信号时，PWM比较器翻转，复位驱动锁存器断开电源开关，以此来控制开关管的开通与关断。③振荡器模块：振荡器电路提供一定频率的时钟信号，以设置变换器工作频率，以及用于斜率补偿的定时斜升波。时钟波形为脉冲，而定时斜升波就是用于斜波补偿的，在电感取样端相加。④驱动器锁存器：锁存器包括RS触发器与相关逻辑，它通过接通和断开驱动电路来控制电源开关的状态。来自锁存器的低输出电平把它断开。正常工作方式下，在时钟脉冲期间触发器被置为高电平，当PWM比较器输出变为高电平时锁存器复位。⑤软启动电路模块：当整个系统刚启动时，电感产生一个很大的冲击电流，软启动让系统开始时不能在全占空比下启动，使输出电压以受控的上升速率增加至额定稳压点。设计思想是利用外接电容的充放电使得占空比慢慢提高，达到输出稳定的目的。⑥电流采样电路：提供斜率补偿电流灵敏电压给PWM比较器。⑦保护电路模块：监视电源开关的电流，若该值超过额定峰值，则该电路作用，重新开始软启动周期。

  本篇对开关电源工作原理进行了详细的分析，对芯片内部模块进行了设计，最后采用BiCMOS工艺对芯片进行实现。对芯片系统方面的设计有整体的把握，详细的论述了芯片设计的思想，这种方法对其他领域的芯片系统设计又很大帮助，因此有很大意义。