方 芳，卜 刚，王赛赛

(南京航空航天大学 电子信息工程学院，江苏 南京 211100)

用于开关电容DC-DC转换器的自动增益跳变技术

方 芳，卜 刚，王赛赛

(南京航空航天大学 电子信息工程学院，江苏 南京 211100)

设计一种用于开关电容DC-DC转换器的多增益模式转换电路，较固定增益模式相比，具有高效率、快速响应的优点。配合采用脉冲频率调制技术和状态机控制实现自动增益跳变。以0.5 μm CMOS工艺，利用Spectreverilog进行电路仿真，输入电压范围为2.6～4.2 V，负载电流范围为6～60 mA。结果表明，其能实现多增益自动跳变，可输出1.8 V的稳定电压，并且纹波<2 mV。

多增益；开关电容；DC-DC

Abstracta multiple-gain conversion circuit used for switching capacitor DC-DC converter has been design. Compared to fixed conversion mode, the presented circuit has higher conversion efficiency. The system uses the pulse frequency modulation technique and the state machine to realize automatic gain jump. The proposed circuit is implemented using SMIC 0.5 um CMOS process, the input voltage range of 2.6～4.2 V, the load current range of 6 ～ 60 mA. The result of spectreverilog simulation shows that it could realize gain hopping correctly, and generate the stable output voltage of 1. 8 V and attain the expected purpose and the output ripple is less than 2 mV.

Keywordsmulti-gain；switched capacitor ；DC-DC

开关电容DC-DC转换器又称为电荷泵(Charge Pump)，是采用电容作为储能元件，通过电容上电荷周期性的搬运实现能量转移的一种开关电源[1]，其可以利用开关电容拓扑结构的变换实现升压、降压，甚至反相功能。近年来，随着集成电路技术的不断发展，便携式移动终端的大量出现，对供电电源的要求也越来越高，开关电容DC-DC转换器效率高、易集成、成本低、EMI小等特点成为人们关注的热点[2]。

传统电荷泵一般采用固定转换比和固定开关频率线性控制电荷泵的充放电，具有低噪声，高 EMI 抑制的优点，但其转换效率低，尤其是在轻载的情况下。具有多转换比模式的电容泵，相比固定转换比具有较高效率，但其动态响应速度较慢[3]。本文设计了一种多增益转换电路，采用有限数字状态机来控制并完成各转换比之间的切换，准确平缓地在高低转换比之间进行跳跃，提高了效率、动态响应速度并且使电路数字化，便于实现复杂算法。……