????系統(tǒng)將工作在兩個(gè)狀態(tài)：連續(xù)導(dǎo)通模式(CCM)和不連續(xù)導(dǎo)通模式(DCM)。V_IN上電，STDN置高電平，基準(zhǔn)源為A2比較器提供的比較參考電壓為V_RA2。由于系統(tǒng)剛啟動(dòng)，A1、A2輸出高電平，單穩(wěn)態(tài)電路不觸發(fā)，輸出高電平，外部功率管Q_T導(dǎo)通。當(dāng)V_SENSE>V_RA1，A1輸出低電平，單穩(wěn)態(tài)電路觸發(fā)，DRIVE電壓迅速被拉低，開始給外部C2充電，在R_S2兩端電壓未達(dá)到A2比較參考電壓前，系統(tǒng)將重復(fù)上述過(guò)程，系統(tǒng)工作在連續(xù)導(dǎo)通模式。當(dāng)R_S2兩端電壓超過(guò)A2比較電壓V_RA2時(shí)，A2比較器輸出低電平，單穩(wěn)態(tài)電路觸發(fā)，外部功率管關(guān)斷，從此時(shí)起1.7μs內(nèi)L給C2充電，當(dāng)L放完電后，C2開始放電，致使R_S2兩端電壓仍然超過(guò)A2比較電壓，A2輸出低電平，單穩(wěn)態(tài)電路持續(xù)輸出低電平，外部功率管繼續(xù)處于關(guān)斷狀態(tài)，系統(tǒng)工作在不連續(xù)導(dǎo)通模式。系統(tǒng)啟動(dòng)升壓為連續(xù)導(dǎo)通模式，進(jìn)入穩(wěn)態(tài)后系統(tǒng)為不連續(xù)導(dǎo)通模式。
2 電路原理與設(shè)計(jì)
2.1 開關(guān)限流控制電路
??? 圖1中A1比較器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、驅(qū)動(dòng)放大器和外部開關(guān)管組成的環(huán)路為開關(guān)限流控制電路。假定單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器輸出高電平穩(wěn)態(tài)，外部功率管Q_T導(dǎo)通，二極管D截止，電感L中的電流線性上升。當(dāng)電感電流較小時(shí)，限流電阻R_S1上的壓降小于30mV，A1 比較器輸出低電平，不能觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)；而當(dāng)電感電流上升至限流I_pk時(shí)，電阻R_S1上的壓降達(dá)到V_RA1，A1 比較器輸出翻轉(zhuǎn)，輸出低電平經(jīng)與非門控制單穩(wěn)電路進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài),外部功率管Q_T關(guān)斷。由于電感電流必須連續(xù)，因此電感L的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為左負(fù)右正，二極管D導(dǎo)通，電感L開始對(duì)C2進(jìn)行充電，輸出電壓V_OUT上升。這一過(guò)程將持續(xù)1.7μs至?xí)悍€(wěn)態(tài)結(jié)束，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器重新回到高電平穩(wěn)態(tài)，再次使Q_T重復(fù)上述的開關(guān)過(guò)程，直至最終V_OUT達(dá)到額定輸出電壓。
??? 圖2為A1比較器電路，BIAS為偏置端，V_A1為輸出端，V_S為正向輸入端，SENSE為負(fù)向輸入端，即為外部電感電流I_pk檢測(cè)端。由于Q₁₀、Q₁₁、Q₁₂偏置相同，故其提供的偏置電流相同。Q₁₀、Q₁₃、R_S構(gòu)成A1比較器正向輸入支路。由于V_CC和V_BIAS電壓為常數(shù)，Q₁₃采用二極管連接方式，A點(diǎn)的電壓為V_BE13+V_S；由于Q₁₃、Q₁₄同為NPN管，其兩管的V_BE閾值電壓相同，當(dāng)V_SENSE>V_BE13+V_S-VT(be)時(shí)，Q₁₄截止，B點(diǎn)上升為高電平，Q₁₅導(dǎo)通，V_A1輸出低電平，通過(guò)控制與非門觸發(fā)單穩(wěn)電路，外部功率管關(guān)斷，V_SENSE迅速下降為0，Q₁₄導(dǎo)通，B點(diǎn)被拉至低電平，Q₁₅關(guān)斷，VA1輸出高電平，此時(shí)控制信號(hào)為與非門所屏蔽，不觸發(fā)單穩(wěn)電路。電路進(jìn)入1.7μs暫穩(wěn)態(tài)，等待外部電感L放電結(jié)束。
??? 由于系統(tǒng)外圍電路的主要功率損耗來(lái)源于反饋電阻R_S1和電感L的寄生串聯(lián)電阻，所以可以通過(guò)低反饋電阻技術(shù)來(lái)降低系統(tǒng)外圍器件功耗。即通過(guò)調(diào)節(jié)R_S可以提供一個(gè)盡可能小的比較參考電壓V_RA1(約為30mV)，對(duì)于電感：
????
??? 當(dāng)V_RA1減小時(shí)，對(duì)于相同電感的I_pk，可以有效地減小R_S1阻值，進(jìn)而降低系統(tǒng)外圍器件功耗。
2.2 負(fù)載電流反饋電路
??? 圖1中，電感L、二極管D、負(fù)載、檢測(cè)電阻R_S2、A2比較器組成的環(huán)路為負(fù)載電流反饋電路。V_FB端為A2比較器反向輸出端，即負(fù)載電流檢測(cè)端。當(dāng)系統(tǒng)進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài)時(shí)，電感L通過(guò)二極管D給電容C2和負(fù)載供電。此時(shí)電感L給負(fù)載供電電流為I_pk，此時(shí)V_FB端檢測(cè)電壓V_FB達(dá)到最大為I_pk×R_S2，大于A2比較器的正向參考電壓V_RA2，A2 比較器輸出低電平，通過(guò)與非門控制單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)，關(guān)斷外部功率管,而此時(shí)系統(tǒng)已經(jīng)進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài)，外部功率管已經(jīng)處于關(guān)斷狀態(tài), A2比較器會(huì)持續(xù)觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)。隨著電感電流I_L減小, 電容C2兩端電壓逐漸上升，當(dāng)外部電感電流I_L滿足式(2)：
???
這時(shí)電容C2開始對(duì)負(fù)載供電。當(dāng)電感電流I_L降為0，系統(tǒng)進(jìn)入電感電流非連續(xù)模式，這時(shí)只有電容C2給負(fù)載供電，當(dāng)負(fù)載電流I_Load小于I_L0時(shí)，A2比較器輸出高電平，其控制信號(hào)為與非門所屏蔽，不觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)電路。此時(shí)外部功率管導(dǎo)通，開始給電感L充電。
??? 基準(zhǔn)電路與A2比較器電路如圖3所示，左邊為帶隙基準(zhǔn)電路，右邊為A2比較器。Q₁～Q₅和R1～R3組成帶隙結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生帶隙基準(zhǔn)電壓V_REF，V_REF通過(guò)電阻分壓產(chǎn)生比較器考電壓V_RA2。Q₄和Q₅的VBE之差為：
???
其中，A_E4、A_E5為晶體管Q₄、Q₅的發(fā)射區(qū)面積，比值為N：1，得到基準(zhǔn)電壓為：
????

??? Q₆～Q₉和R6構(gòu)成A2比較器，BIAS為偏置電壓，D點(diǎn)為正向輸入端，V_FB為負(fù)向輸入端，V_RA2為A2比較器的輸出端。A2比較器主要是根據(jù)負(fù)載電流大小，來(lái)調(diào)節(jié)占空比大小，減小負(fù)載電流波動(dòng)。
??? 由圖3可知，正向端參考電壓為：
????
??? Q₆、Q₇偏置相同，Q₈為二極管連接方式，當(dāng)外部功率管導(dǎo)通時(shí)，V_FBRA2，C點(diǎn)的電壓為V_FB+V_BE8，Q₉的BE間的電壓：
???
Q₉截止，V_A2輸出高電平，單穩(wěn)態(tài)不觸發(fā)。當(dāng)V_FB>V_RA2，Q₉導(dǎo)通，V_A2輸出低電平，觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)，關(guān)斷外部功率管。
3 模擬仿真結(jié)果
??? 采用2μm 15V bipolar工藝進(jìn)行電路設(shè)計(jì)，電路各模塊和外圍元件的連結(jié)如圖4所示。外圍元件的取值為：L=22μH，R_S1=40mΩ，R_S2=15Ω，C1=2.2μF，C2=2.2μF。采用Hpsice電路模擬軟件對(duì)電路進(jìn)行模擬驗(yàn)證。
??? 在系統(tǒng)典型工作條件（V_IN=3V，T=25℃，V_OUT=10.8V）下，系統(tǒng)各端子的瞬態(tài)模擬輸出波形如圖4所示（典型情況下，系統(tǒng)大約只需200μs就達(dá)到穩(wěn)定的輸出電壓）。表1為典型工作條件下電學(xué)特性的模擬結(jié)果。

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