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龙图腾网获悉北京理工大学申请的专利一种数字化的无片内电阻电容的降压型DC-DC变换器获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN116155095B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-03-17发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202310193726.0，技术领域涉及：H02M3/157；该发明授权一种数字化的无片内电阻电容的降压型DC-DC变换器是由周波;韩欣媛;符令;何凡设计研发完成，并于2023-02-28向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种数字化的无片内电阻电容的降压型DC-DC变换器在说明书摘要公布了：本发明涉及一种数字化的无片内电阻电容的降压型DC‑DC变换器，属于电源管理技术领域。包括数字控制逻辑、驱动模块、误差比较器、高钳位比较器、低钳位比较器、延时模块及功率开关管。提出一种数字化的基于比较器和数字单元的结构，使用纯MOS管，片内无电阻电容，实现低功耗、高效率的DC‑DC变换器；且电路实现简单，无复杂的模拟模块，只有3个比较器、1个数字控制逻辑、1个数字驱动级、1个功率级和3个相同延时模块，降低电源芯片的总体功耗和硬件成本。DC‑DC变换器在1.8～3.6V的输入电压范围内，可得到1.2～2.8V的稳定输出电压，在负载电流0～50mA、工艺角和温度变化下的峰峰值纹波小于7mV；在重载50mA时电源效率可达90％以上，轻载1mA时可达73％以上。

本发明授权一种数字化的无片内电阻电容的降压型DC-DC变换器在权利要求书中公布了：1.一种数字化的无片内电阻电容的降压型DC-DC变换器，其特征在于：电路结构包括数字控制逻辑、驱动模块、误差比较器、高钳位比较器、低钳位比较器、延时模块以及功率开关管； 其中，数字控制逻辑由基本的数字单元组成； 驱动模块包括反相器链和一个与门； 功率开关管包括一个PMOS型功率管MP和一个NMOS型功率管MN； 误差比较器采用NMOS型输入对管的两级结构实现，将输出反馈电压与参考电压比较，生成的信号控制功率管工作； 高钳位比较器采用NMOS型输入管的两级结构，输入对管的宽长比相同，通过设置finger个数比为10:2，在比较器的输入端产生一个失调电压VOS1； 低钳位比较器采用PMOS型输入管的两级结构，输入对管的宽长比相同，通过设置finger个数比为10:8，在比较器的输入端产生一个失调电压VOS2； 延时模块由延时单元和与门构成； 所述一种数字化的无片内电阻电容的降压型DC-DC变换器中各模块的连接关系如下： 数字控制逻辑与驱动模块和延时模块相连，驱动模块与推拉型功率开关管相连，功率开关管与高钳位比较器和低钳位比较器相连；高钳位比较器、低钳位比较器以及误差比较器分别与三个相同的延时模块相连，延时模块与数字控制逻辑相连；误差比较器同时与片外无源反馈网络相连；功率开关管同时与片外LC滤波器相连；数字控制逻辑输出五个数字信号HEN、ZEN、REN、PCTRL、NCTRL，其中HEN、ZEN、REN分别为高钳位比较器、低钳位比较器以和误差比较器的使能控制信号，PCTRL、NCTRL为驱动模块的输入信号；驱动模块输出三个数字信号PGATE、NGATE、PPRE，其中PGATE、NGATE分别为功率管MP、MN的栅端驱动信号，PPRE作为高钳位比较器正相输入端； 所述一种数字化的无片内电阻电容的降压型DC-DC变换器的工作过程，具体包括如下步骤： 步骤一：确定输入电压和输出电压，以及负载电流大小，进行供电和信号连接，具体又包括如下子步骤： 步骤1.1根据需要，确定输入电压VDD和输出电压VOUT预设值，VOUT预设值大小取决于片外无源反馈网络和参考电压VREF； 步骤1.2确定负载电流为重载还是轻载，负载电流大小由输出电压和片外负载电阻RL决定； 步骤1.3偏置电流设置，三个比较器的偏置电流直接由片外电流源设置； 步骤二：功率管MP与MN交替导通关断，输出电压VOUT值上升，具体又包括如下子步骤： 步骤2.1设置NRST为低电平，电路复位，然后设置NRST为高电平，电路正常工作；初始，功率管MP和MN均关断、REN为高电平，输出电压VOUT初始为0，其反馈值VFB为0，小于参考电压VREF，误差比较器比较电平VEA为高电平，经过延时模块Ⅰ延时后的EOUT为高电平输出到数字控制逻辑； 步骤2.2数字控制逻辑输出HEN为高电平、ZEN为低电平、REN为低电平、PCTRL为低电平、NCTRL为低电平，驱动模块的输出PGATE为低电平、NGATE为低电平、PPRE为高电平，功率管MP导通、MN关断；输入电压VDD经过电感L给负载RL供电，电感L、电容C储能，电感电流从最小值逐渐增大到最大值，输出电压值VOUT上升；功率管输出信号VSW上升至电平VDD-VOS1，高钳位比较器的比较电平VHCOMP为高电平，经过延时模块Ⅱ的延时后输出HOUT从低电平翻转为高电平反馈给控制逻辑； 步骤2.3数字控制逻辑输出ZEN为高电平、HEN为低电平、REN为低电平、PCTRL为高电平、NCTRL为高电平，驱动模块的输出PGATE为高电平、NGATE为高电平、PPRE为低电平，功率管MN导通、MP关断；功率管输出信号VSW下降至低电平，电感电流不能突变，电感电流从最大值逐渐减小，储能电感L继续给负载RL供电；低钳位比较器的比较电平VZCOMP为高电平，经过延时模块Ⅲ的延时后输出ZOUT从低电平翻转为高电平反馈给控制逻辑； 步骤2.4数字控制逻辑输出REN为高电平、HEN为低电平、ZEN为低电平、PCTRL为高电平、NCTRL为低电平，驱动模块的输出PGATE为高电平、NGATE为低电平、PPRE为低电平，功率管MP关断、MN关断；这时处于两管均关断的死区时间内，电感电流继续减小到最小值，电容放电，输出电压VOUT小幅度减小；输出电压VOUT未达到设定值，反馈电压VFB小于参考电压VREF，误差比较器比较电平VEA为高电平，经过延时模块Ⅰ的延时后输出EOUT从低电平翻转为高电平反馈给控制逻辑； 重复上述步骤，输出电压值VOUT总体上升； 步骤三：输出电压VOUT达到步骤1.1的设定值，建立稳态，维持输出电压稳定，具体又包括如下子步骤： 步骤3.1经过步骤二，输出电压VOUT达到设定值，反馈值VFB大于等于参考电压VREF，在REN为高电平时，误差比较器比较电平VEA为低电平，通过延时模块Ⅰ的延时输出EOUT仍为低电平、没有翻转，反馈给控制逻辑； 步骤3.2建立稳态，数字控制逻辑控制功率管MP、MN交替导通关断，输出电压在设定值波动；根据负载电流的大小，分为重载和轻载不同的情况，具体如下： 3.2.1若负载电流为重载，在MP导通阶段，输入电压经过电感L给负载RL供电，同时电感L、电容C储能，电感电流从最小值逐渐增大到最大值；在MN导通阶段，电感电流不能突变，电感电流从最大值逐渐减小，储能电感L继续给负载RL供电；在MP、MN均关断时，电感电流减小为最小值零，滤波电容C向负载RL提供电流，维持负载电流稳定在设定值；负载电流越大，电容放电时间越小，一个开关周期越小，开关频率越大，重载开关频率在MHz量级； 3.2.2若负载电流为轻载，在MP、MN均关断时，因为负载电流越小，电容放电维持负载电流大小的时间越长，两管均关断的时间越长；一个开关周期的随负载电流减小而增大，轻载开关频率在kHz量级； 功率管MP、MN交替导通关断，三个比较器采用简单结构，可快速响应上述步骤，实现DC-DC变换器。

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