時間電荷控制的電流模式降壓轉換器的設計

Abstract

本研究採用時間電荷控制法實現時域式降壓轉換器，以電流模式搭配固定品質因子技術因而能在超寬輸出輸入電壓範圍操作。本作品在六分之一切換頻率的頻寬下仍能維持低輸出阻抗並具有加速響應機制，因此當負載電流由0安培切換至1.5安培時，轉換器能夠在2 µs範圍內調節輸出電壓回穩態值，且電壓下降不超過90毫伏特。在搭配特定負載電路可以動態電壓調整以節省功率消耗，同時具有高增益電壓迴路使得電源電壓調整率及負載調整率各自小於1毫伏特/伏特及1毫伏特/安培。在此次設計除了電感以及電容兩顆元件外，剩下的被動元件皆實現在晶片中。本晶片以0.18微米之台積電互補式金氧半導體製程實現，晶片尺寸為1.2×1.3平方毫米，實現了高功率密度設計並具有最高效率為94.3 %。