汽车电子自适应频率调制DC/DC降压变换器的开发策略

（二）振荡器的设计

振荡器电路在DC/DC集成电路中有广泛的用途。振荡时钟为内部电路提供开关脉冲的同步，且衍生出锯齿波，提供给PWM比较器。是电压模式和电流模式DC/DC转换器的基本单元。图5为本文设计的振荡电路，设计中采用恒流充放电结构，充电电流为I1+I2(降频时为I1)，放电电流为I12+I13(降频时为I12)。


图5: 振荡频率受控制的振荡电路

从图5中可知，M1、M2为电容充电，M9为电容放电，这些决定了振荡器的时钟频率。

首先，假设输出振荡电压与充放电电流成正比。基于这个假设，偏置电流就可以确定。如果希望频率为800K(T=1.25us)，上升时间为总周期的90%(1.125us)，而要求输出锯齿波SAW的峰峰值Vp-p为1V。那么，充电电流为


   公式3

其中C为C1的电容值，T为振荡周期。

从电路图可以看出，振荡波形的转折点可以由下式决定：


   公式4

图6为振荡器的输出波形，从图中可以看出，振荡波形在0.6V至1.8V范围内波动，符合设计要求。


图6: 振荡器的输出波形

当输出输入电压比值低于一定值(0.2)时，说明此时控制脉冲的占空比很低，效率下降，此时通过低比值保护电路，产生OSP信号，将整体电路的频率下降。从电路图可以看出，当OSP通过控制电路变为高电平时，则M0关闭，而M1与M2的宽长比为4：1，此时的充电电流变为原来的1/4，那么充电时间变为原来的4倍，这样输出振荡波的频率变为原来的1/4，即200KHz,提高电源的转换精度。

（三）应用

在汽车电子应用中，输入电压有12V,24V和36V等多种电压轨，在确定输出电压的条件下，这种可以根据输入电压自适应调整工作频率的DC/DC可以自动设置合适的工作频率，优化DC/DC的工作效率，减小瞬态过程。