一种快速响应高效多模式升压降压型转换器
收稿日期：２０１５‐０８‐０４ 网络出版时间：２０１５‐１２‐１０
基金项目：国家自然科学基金资助项目（６１１０６０２６）
作者简介：成立业（１９８９－），男，西安电子科技大学博士研究生，Ｅ‐ｍａｉｌ：ｃｈｅｎｇｌｉｙｅ４２１３＠１２６．ｃｏｍ．
网络出版地址：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｃｎｋｉ．ｎｅｔ／ｋｃｍｓ／ｄｅｔａｉｌ／６１．１０７６．ＴＮ．２０１５１２１０．１５２９．０３４．ｈｔｍｌｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１‐２４００．２０１６．０５．０１７
一种快速响应高效多模式升压降压型转换器
成立业，来新泉
（西安电子科技大学超高速电路设计与电磁兼容教育部重点实验室，陕西西安 ７１００７１）
摘要：描述了一种新颖的高效多工作模式可快速响应的电流模升压降压型转换器．转换器有灵活的工作
模式，电路可以根据输入电压和电感电流的变化来选择工作模式，并且各种工作模式可以平稳转换．平均
电流感应模块可以很精确地量测出电感电流．负载瞬态响应时间较其他转换器有降低．这款电流模转换器
使用Ｓｉｌｔｅｒｒａ０畅１８μｍＣＭＯＳ工艺流片．实验结果显示，在４畅２Ｖ输入电压、１Ａ负载电流条件下，转换器的
最大效率达９５％，因此，使用该转换器可以延长供电电池使用寿命．输出从空载到２Ａ切换时，输出电压变
化为６ｍＶ，恢复时间为６０μｓ．关键词：多模式；快速响应；高效率；平均电流感应；平稳切换
中图分类号：ＴＮ４３２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００１‐２４００（２０１６）０５‐００９３‐０５
Ｒａｐｉｄｌｙｔｒａｎｓｉｅｎｔｒｅｓｐｏｎｓｅｗｉｔｈｔｈｅｆｌｅｘｉｂｌｅｍｏｄｅａｎｄｈｉｇｈ‐ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｂｕｃｋ‐ｂｏｏｓｔｃｏｎｖｅｒｔｅｒ
ＣＨＥＮＧＬｉｙｅ，ＬＡＩＸｉｎｑｕａｎ
（ＭｉｎｉｓｔｒｙｏｆＥｄｕｃａｔｉｏｎＫｅｙＬａｂ．ｏｆＨｉｇｈ‐ＳｐｅｅｄＣｉｒｃｕｉｔＤｅｓｉｇｎａｎｄＥＭＣ，ＸｉｄｉａｎＵｎｉｖ．，Ｘｉ摧ａｎ ７１００７１，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ａｎｏｖｅｌｃｕｒｒｅｎｔｓｅｎｓｉｎｇｔｅｃｈｎｉｑｕｅｗｉｔｈａｒａｐｉｄｌｙｔｒａｎｓｉｅｎｔａｎｄｆｌｅｘｉｂｌｅｍｏｄｅｂｕｃｋ‐ｂｏｏｓｔｃｏｎｖｅｒｔｅｒｉｓｐｒｅｓｅｎｔｅｄ．Ｔｈｅｃｏｎｖｅｒｔｅｒｃａｎｗｏｒｋｉｎａｎａｐｐｒｏｐｒｉａｔｅｍｏｄｅａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｉｎｐｕｔｖｏｌｔａｇｅ（ＶＩＮ）ａｎｄｉｎｄｕｃｔｏｒｃｕｒｒｅｎｔ（ＩＬ），ｗｉｔｈｓｍｏｏｔｈｔｒａｎｓｉｔｉｏｎａｎｄｆｌｅｘｉｂｌｅｗｏｒｋｉｎｇｍｏｄｅｓａｃｈｉｅｖｅｄ．Ｔｈｅａｖｅｒａｇｅｃｕｒｒｅｎｔｓｅｎｓｉｎｇ（ＡＶＣＳ）ｃｉｒｃｕｉｔｈａｓａｎａｃｃｕｒａｔｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｏｆＩＬ．Ｔｈｅｔｒａｎｓｉｅｎｔｒｅｓｐｏｎｓｅｔｉｍｅｉｓａｌｓｏｄｅｃｒｅａｓｅｄ．ＴｈｅｃｕｒｒｅｎｔｓｅｎｓｉｎｇｃｏｎｖｅｒｔｅｒｉｓｉｍｐｌｅｍｅｎｔｅｄｉｎｔｈｅＳｉｌｔｅｒｒａ０畅１８μｍＣＯＭＳｐｒｏｃｅｓｓ．Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗ９５％ｐｅａｋｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙａｔａｎｏｕｔｐｕｔｃｕｒｒｅｎｔ１Ａｗｉｔｈ４畅２ＶＶＩＮ，ｓｏｔｈａｔｔｈｅｃｏｎｖｅｒｔｅｒｃａｎｅｘｔｅｎｄｔｈｅｂａｔｔｅｒｙｌｉｆｅ．Ｔｈｅｏｕｔｐｕｔｔｒａｎｓｉｅｎｔｗｉｔｈｔｈｅｌｏａｄｃｕｒｒｅｎｔａｌｔｅｒｉｎｇｆｒｏｍ０ｔｏ２Ａｉｓ６ｍＶａｎｄｔｈｅｒｅｃｏｖｅｒｙｔｉｍｅｉｓ６０μｓ．ＫｅｙＷｏｒｄｓ： ｍｕｌｔｉｍｏｄｅｓ；ｒａｐｉｄｌｙｒｅｓｐｏｎｓｅ；ｈｉｇｈｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ；ａｖｅｒａｇｅｃｕｒｒｅｎｔｓｅｎｓｉｎｇ；ｓｍｏｏｔｈｓｗｉｔｃｈｉｎｇ在升压降压型转换器中，为了更快速、精确地控制内部系统，广泛应用电流模采样控制技术［１］
．在传统的电流模转换器中，电流感应是通过感应功率金属氧化物半导体（ＭｅｔａｌＯｘｉｄｅＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ，ＭＯＳ）上的电流来得到ＩＬ，该类转换器有快速响应能力和稳定的环路，但是内部的芯片面积比较大，并且由于ＭＯＳ电阻的偏差会导致比较大的误差．笔者引入一种新的电流感应方式，这种方式的主要变化是一个串联于电感旁边的小电阻，这个小电阻上的压降就可以经过换算得到电感电流的大小．对比功率ＭＯＳ采样，感应电阻为外接电阻，这样可以根据需要的峰值电流调节感应电阻的大小，防止电路出现过流．外接电阻可以控制精度，更准确地量测出采样电流大小．在电感旁边串联小电阻的方法能更准确地感应电感电流．
在文中，转换器可以工作于４种工作模式，分别是降压模式、升压降压模式、升压模式和打嗝工作模式［２］．前３种模式工作于重载条件下，最后一种模式工作于轻载条件下．升压降压模式定义为从降压模式到２０１６年１０月
第４３卷 第５期 西安电子科技大学学报（自然科学版）ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＸＩＤＩＡＮ ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ Ｏｃｔ．２０１６Ｖｏｌ．４３ Ｎｏ．５万方数据