（1.空军航空大学，吉林长春，130022；2. 空军航空大学，吉林长春，130022）
摘要：模拟器对体积和功耗有严格要求限定，为了以最小的占用率达到最大的效率，采用高集成度耦合电感DC-DC转换器[1]，以满足模拟器平显系统的体积和功率要求，并运用0.8μmHVCMOS技术改进功率器件，减少芯片面积。本文对改进后的高集成度耦合电感DC-DC转换器进行性能测试。
关键词：MEMS；HVCMOS
1引言
基于MEMS驱动器模拟器平显系统采用高集成度耦合电感DC-DC转换器，在封装时采用HVCMOS，本文对封装后整体转化器进行性能测试。
2 HVCMOS封装效果
图1给出在0.8μm HVCMOS技术下制作的芯片显微镜下效果图。模具活动面积为4.21，其中大部分是由功率开关Q1和电容C1占据的。要测试该电路，模具采用QFN（无引线方形扁平封装），焊接到PCB（印刷电路板）。PCB由一个3.7V电压源供电，由一个3.3V电压源控制器控制。该转换器的输出连接到一个2MΩ电位器，作为静态可调负载。
图1 块模显微鉴定图
3性能测试
转换器的输入电压为3.7 V，输出电压为200 V，波形图如图2所示。转换器的静态负载为100mW，脉动峰峰值为96.8 mV，输出电容为100 nF。示波器屏幕截图的底部显示Q1在其漏极电压最小时被激活。功能谷开关转换操作使转换器的转换效率达到70.4%，此中还包括了由3.3 V电源供电的控制系统的能量消耗。由于实验条件限制，图6所示的低纹波只有当转换器在临近DCM模式和连续导通模式（CCM）下工作时才能实现。当它完全在DCM模式下工作时，的反馈电阻的寄生电容将控制器的带宽限制到大约5kHz，使变换器在突发模式工作，产生低频纹波，在300 V时，主侧开关电流设置为最大值，可达到3V的峰峰值。
图2 波形图
图3所示为实测转换效率，条件为在150 V至300 V的输出电压下的突发模式工作，负荷为25mW至500mW。如图所示，所提出的解决方案的实测效率可以与以前的离散解决方案相媲美，但比其他类似的集成解决方案的效率高43.6%。
本文利用0.8μm300VHVCMOS技术工艺的高压能力，优化耦合电感DC-DC变换器的拓扑结构，降低功耗。为了实现最大的变换器效率，增加一个谷开关切换的定时PFM控制器[2]。最后，为了缩小面积，将功率元件集成在模具上。结果表明，尽管集成度很高，但可以与以前的离散解决方案相媲美，也比其他类似的集成解决方案的效率高很多。
图3 实测输出效率
参考文献
[1] F. Waldron, et al., Technology Roadmapping for Power Supply in Package (PSiP) and Power Supply on Chip (PwrSoC), IEEE T. on Power Electronics, vol. 28, pp. 4137-4145, Sept.,2013
[2] M.WensandM.Steyaert,DesignandImplementationofFully-Integrated Inductive DC-DC Converters in Standard CMOS, 1st ed., Springer, 20
论文作者:闫思齐,姜苈峰
论文发表刊物:《科技新时代》2018年8期
论文发表时间:2018/10/18
标签：转换器论文; 集成度论文; 变换器论文; 电感论文; 电压论文; 效率论文; 解决方案论文; 《科技新时代》2018年8期论文;