上式中:M为功率晶体管电流采样比例系数,在本设计中,采样技术如图1所示,电感电流等比例缩小系数M=49倍,并由RSENSE=2Ω电阻转换成电压,通过图5所示的电路把该采样的电压放大,该放大系数设计为R3/R1,2=5倍,电感的峰值电流设定为3.7 A。
3 功率级版图设计
采用该功率级电路的电流模降压型DC-DC转换器在EPISIL 0.8 μm BCDMOS工艺上得到实现。包括功率晶体管,整个芯片面积为1.0 mm×1.5 mm。版图设计时,考虑到开关噪声的影响,内部地线分开布线:分为模拟地、逻辑地以及为版图中各种器件隔离所使用的地电位,该地线与芯片的衬底良好接触,这样单独走线,有利于减小衬底噪声和开关噪声对芯片内部电路的干扰。
4 测试结果
对前面所述功率级设计,应用到电流模降压型DC-DC转换器,采用EPISIL 0.8 μm BCDMOS工艺流片,并对芯片进行测试。测试条件:外接电感4.7 μH,输出电容采用22 μF陶瓷电容,在输入电源电压为12 V,输出电压为3.3 V,输出负载电流为3 A,开关频率为1.0 MHz,测试结果如图6所示。图7给出了输出为3.3 V,在不同输入电源电压下,不同负载的效率曲线。表1给出整个芯片的性能。
本文采用0.8 μm BCDMOS工艺技术设计电流模降压型DC-DC转换器功率级。该功率级设计包括功率级建模,功率晶体管驱动电路,内置电流采样及斜波补偿电路。该功率级电路已经应用于DC-DC转换器中,测试结果表明:在转换器输入电压为12 V、输出3.3 V时,输出电流为3 A,其转换效率可以达到92%。
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