مبدل های dc-dc مجتمع با بازده بالا برای کاربردهای قابل حمل در تکنولوژی cmos در ابعاد نانومتری

مبدل هایdc-dc سوئیچینگ مجتمع با ولتاژ کم نقش بسیار مهمی در کاربردهای قابل حمل تغذیه شونده با باتری مانند تلفن های سلولی، pda ها، دوربین های دیجیتال، لپ تاپ ها و... ایفا می-کنند. حفظ بازده بالا در محدوده وسیع از جریان بار، زمان استفاده از باتری تجهیزات تغذیه شونده با باتری را افزایش می دهد. یکی از راه های افزایش بازده در محدوده وسیعی از جریان بار، استفاده از منبع تغذیه سوئیچ شونده با چندین حالت کنترلی در فناوری cmos است. مبدل سوئیچ شونده با کنترل "مدولاسیون پهنای باند" (pwm) بازده پایین در بار سبک دارد. در حالی که کنترل "مدولاسیون فرکانس پالس" (pfm) بازده بیش تری در بار سبک دارد. از این رو مبدل با ترکیب هردو کنترل می تواند بازده بالا در محدوده وسیعی از جریان بار داشته باشد. از جهتی دیگر، مبدل dc-dc با قابلیت سوئیچ نرم که با نام مبدل های رزونانسی شناخته می شوند، تلفات سوئیچینگ را کاهش و در نتیجه بازده را افزایش می دهد. پیکربندی های متفاوتی جهت سوئیچینگ نرم گزارش شده است. در کاربردهای قابل حمل، حجم، وزن و قیمت اهمیت بسیار زیادی دارند. بنابراین مبدل-های qsw مناسب ترین انتخاب هستند زیرا در آن ها کم ترین اجزای رزونانسی (فقط یک خازن رزونانسی) استفاده می شود. در این پایان نامه ابتدا مبدل باک دومد در فناوری های ساخت µm 0/18 و nm 90 طراحی و با استفاده از نرم افزار hspice شبیه سازی شد. این مبدل شامل مدارهای شروع نرم، آشکار ساز pwm/pfm، و آشکارساز جریان سلف می باشد. مدار حسگر جریان جدید ارائه و مدار حافظت جریان اضافی برای ایمنی بیش تر به کار برده شد. نتایج شبیه سازی در فناوری µm 0/18 نشان می دهد که بیشینه بازده توان %95/3 در ولتاژ خروجی v 1/8 است. در ادامه، روش کنترل جدید برای بهبود بازده توان مبدل های dc-dc ولتاژ پایین برای کاربردهای قابل حمل که با باتری تغذیه می شود ارائه شد. مبدل دومد با به کارگیری سوئیچ نرم در بارهای سبک در فناوری ساخت nm 90 طراحی شده است. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که بازده برای ولتاژ ورودی v 1/4 و ولتاژ خروجی v 0/5 در محدوده جریان بار a 1- ma 10 بالای % 72 است. در طرح کنترلی ارائه شده، پیچیدگی کمی به مدار اضافه شده است و بازده %1/5-4 بیش تر از طرح های متداول قبلی را فراهم می کند.