A High Efficiency Low-Voltage Soft Switching DC–DC Converter for Portable Applications

اين مقاله يك روش كنترلي جديد با هدف بهبود بازده در مبدل هاي DC-DC با كاركرد در ولتاژ پايين و براي كاربرد هاي توان پايين را معرفي مي نمايد. مبدل هاي معمول با عملكرد مدولاسيون پهناي پالس (PWM) در كاربردهاي توان پايين داراي بازده ضعيفي هستند، در حالي كه مبدل هاي با عملكرد مدولاسيون فركانسي (PFM) داراي بازده بالا در بارهاي توان پايين هستند. توان تلفاتي ناشي از سوييچينگ كليدهاي قدرت بخش عمده تلفات در مبدل هاي تغذيه كننده بارهاي كم توان است. براي كاهش تلفات سوييچينگ و افزايش بازده سيستم، از مبدل بر مبناي عملكرد سوييچينگ نرم استفاده مي شود. اين مقاله يك روش طراحي براي مبدل DC-DC نوع باك در فناوري مدار مجتمع 90 نانومتر سي- ماس را ارايه مي نمايد. نتايج شبيه سازي در محيط HSPICE نشان مي دهد كه ريپل خروجي به ميزان 21 ميلي ولت در خروجي 5/. ولت و به ازاي تغذيه ورودي 4/1 ولت است. در نهايت بازده اي به ميزان 92% در جريان بار 50 ميلي آمپر و به ازاي تغييرات جرياني تا 77 ميلي آمپر حاصل مي شود.

This paper presents a novel control method to improve the efficiency of low-voltage DC-DC converters at light loads. Pulse Width Modulation (PWM) converters have poor efficiencies at light loads, while pulse frequency modulation (PFM) control is more efficient for the same cases. Switching losses constitute a major portion of the total power loss at light loads. To decrease the switching losses and to increase efficiency, converters based on soft-switching are utilized. This paper presents the design of a soft-switching DC-DC buck converter in a 90-nm CMOS technology. Simulation results by HSPICE shows a 21 mV output ripple on a 0.5 V output voltage for an input voltage of 1.4 V. Finally, the efficiency of 95% at a load current of 50 mA having 74 mA of current ripple is achievable.