多模式開關(guān)電源控制芯片的低功耗設(shè)計方案

　　1.6 模式控制邏輯

　　模式控制邏輯用以保證在進行模式選擇時，電源系統(tǒng)正常工作。當FB電壓底于0.5 V時，該控制邏輯通過內(nèi)部電流滯回比較器自動選擇進入待機模式。RUN信號(其為高電位有效)用來關(guān)斷綠色多模式反激變換器中的其它控制模塊，以實現(xiàn)低待機功耗。

　　圖8 模式控制邏輯

　　2.版圖設(shè)計及測試結(jié)果

　　2.1 版圖設(shè)計

　　圖9給出了制得的多模式開關(guān)電源控制芯片的顯微照片，其中用線框標出的部分就是所設(shè)計的供電模塊，包括：欠壓鎖定電路，數(shù)字電源，模擬電壓源(5 V穩(wěn)定電壓源，4.3 V穩(wěn)定電壓源)，REF_OK等子模塊。兩個模擬電壓源因功率較大，可視為熱源，將其統(tǒng)一放置在版圖的左邊，而PTAT、帶隙基準等敏感模塊則盡量遠離熱源，放置在版圖的右邊，欠壓鎖定電路也放置在版圖的右上角。

　　圖9 芯片的顯微照片

　　2.2 Regulator的測試

　　5 V 電壓的PSR測試波形如圖10所示。由此圖可見，其PSR可以達到-60 dB.該供電模塊在工作頻率為40~130 kHz的綠色多模式反激式控制器中的應(yīng)用表明，它對來自電源的干擾具有較好的抑制能力。

　　圖10 5 V電源的PSR

　　2.3 供電系統(tǒng)的測試

　　UVLO的啟動電流測量值僅為17.8 A,實現(xiàn)了系統(tǒng)的低啟動電流。系統(tǒng)上電和掉電的測試結(jié)果如圖11和圖12所示。可見系統(tǒng)在VDD的設(shè)置門限內(nèi)工作良好，REF-OK可以正確指示各個供電模塊正常工作。掉電過程正好相反。

　　圖11 供電模塊的上電和掉電過程(1)

　　圖12 供電模塊的上電和掉電過程(2)

2.4 模式控制和效率測試

　　系統(tǒng)的多模式控制測試結(jié)果見圖13。中載或重載下系統(tǒng)采用PWM 模式工作，許多單元的供電電源為REG=5 V.極輕載條件下則關(guān)斷5 V的供電電源，減小系統(tǒng)的待機功耗，同時也有利于減小EMI和噪聲。其過程如下：當FB電壓低于一個閾值時，待機模式選擇，則SHUTDOWN信號變高，關(guān)斷5 V 電壓源REG模塊，同時VDD-AD繼續(xù)給芯片供電，保證在輕載時芯片的檢測能夠連續(xù)實現(xiàn)。

　　圖13 供電單元多模式下的節(jié)能過程

　　圖14給出了集成了該低功耗電源系統(tǒng)的綠色多模式反激式控制器的效率圖(工作頻率為40~130kHz)，并與傳統(tǒng)的反激變換器效率進行了比較。由圖可知，采用多模式反激式控制降低了芯片的輕載功耗，提高了效率。

　　圖14 反激變換器效率比較

　　3 結(jié) 論

　　設(shè)置的UVLO模塊保證了芯片在電源波動過程中的正常工作。芯片測試的結(jié)果很好地驗證了設(shè)計思想。