芯片設計是國家的重點項目，同時芯片設計也是我國擺脫進口依賴與自主獨立的關鍵。本文對于芯片設計的講解承接于《DC-DC開關電源管理芯片設計(上)》一文，如果你未曾閱讀上篇芯片設計相關內容，不妨從前文開始閱讀哦。

芯片設計是國家的重點項目，同時芯片設計也是我國擺脫進口依賴與自主獨立的關鍵。本文對于芯片設計的講解承接于《DC-DC開關電源管理芯片設計(上)》一文，如果你未曾閱讀上篇芯片設計相關內容，不妨從前文開始閱讀哦。

一、芯片內部模塊的設計

本目的是設計一個基于PWM控制的boost升壓式DC-DC電源轉換芯片，該芯片實現基于雙環(電壓環和電流環)一階控制系統的電流模式PWM控制電路，在該集成模塊內將包括控制、驅動、保護、檢測電路等。最后在電路系統基本框架的基礎上，結合電力電子技術與微電子技術，采用采用BiCMOS工藝，具體針對DC-DC變換電路的實現進行研究。

系統方面的設計以及系統框圖和各個功能模塊的設計思想

圖1系統模塊原理框圖

下面分別的介紹系統各個功能模塊：

①誤差放大電路誤差是用于調整變換器的高增益差分放大器。放大器產生誤差信號，他被供給PWM比較器。當輸出電壓樣本與內部電壓基準比較并放大差值時產生誤差信號。誤差放大器的2號腳Vref就是基準電壓產生的固定基準。

②PWM比較器當來自電流取樣信號，當然是電感電流和振蕩器產生的補償諧波想加后的電流信號，超過誤差信號時，PWM比較器翻轉，復位驅動鎖存器斷開電源開關，以此來控制開關管的開通與關斷。

③振蕩器模塊振蕩器電路提供一定頻率的時鐘信號，以設置變換器工作頻率，以及用于斜率補償的定時斜升波。時鐘波形為脈沖，而定時斜升波就是用于斜波補償的，在電感取樣端相加。

④驅動器鎖存器鎖存器包括RS觸發器與相關邏輯，它通過接通和斷開驅動電路來控制電源開關的狀態。來自鎖存器的低輸出電平把它斷開。正常工作方式下，在時鐘脈沖期間觸發器被置為高電平，當PWM比較器輸出變為高電平時鎖存器復位。

⑤軟啟動電路模塊當整個系統剛啟動時，電感產生一個很大的沖擊電流，軟啟動讓系統開始時不能在全占空比下啟動，使輸出電壓以受控的上升速率增加至額定穩壓點。設計思想是利用外接電容的充放電使得占空比慢慢提高，達到輸出穩定的目的。

⑥電流采樣電路提供斜率補償電流靈敏電壓給PWM比較器。

⑦保護電路模塊監視電源開關的電流，若該值超過額定峰值，則該電路作用，重新開始軟啟動周期。

二、設計中必須要考慮的幾點細節問題

①關于斜波補償

這是在上文提到過的電流控制型開關變換器中存在的根本性問題。電流控制型就是將實際的電感電流和電壓外環設定的電流值分別接到PWM比較器的兩端進行比較，用來控制開關管。下面分析斜波補償的原因。如下圖分別是占空比大于50%和小于50%的尖峰電流控制的電感電流波形圖。

圖2斜坡補償原理分析

其中Ve是電壓放大器輸出的電流設定值，DeltaI0是擾動電流，m1，m2分別是電感電流的上升沿及下降沿斜率。由圖可知，當占空比小于50%時擾動電流引起的電流誤差DeltaIl變小了，而占空比大于50%時擾動電流引起的電流誤差DeltaIl變大了。所以尖峰電流模式控制在占空比大于50%時，經過一個周期會將擾動信號擴大，從而造成工作不穩定，這時需給刪比較器加坡度補償以穩定電路，加了坡度補償，即使占空比小于50%，電路性能也能得到改善。因此斜坡補償能很好的增加電路穩定性，使電感電流平均值不隨占空比變化，并減小峰值和平均值的誤差，斜坡補償還能抑制次諧波振蕩和振鈴電感電流。這里就不再詳細地說明，斜波補償方面必須要確定補償波形的斜率的精確大小，采用的方法就是建立系統模型，導出傳遞函數，計算出補償斜率的值。這是很關鍵的一步。

②關于軟啟動問題

DC/DC開關電源在啟動過程中，容易產生浪涌電流，可能對電子系統產生損傷。為避免啟動時輸入電流過大，輸出電壓過沖，在設計中必須采用軟啟動電路，該方法的不足之處是，當輸出電壓的閾值未達到時，發生浪涌電流現象可能對電子系統造成損傷，而且在輸出電壓達到閾值之后，也可能因為偶然的過流使得電源多次重新啟動。因此應采用基于周期到周期的電流限制門限來限制上電時的浪涌電流，并防止電源多次重新啟動。如圖3所示：

圖3軟啟動電路