第七届集创赛赛题问答合集

知识分享

第七届集成电路创新创业大赛正如火如荼地进行着。为了方便更多同学了解赛题和相关知识点，小编整理了一部分出现在杯赛群里的问题和圣邦工程师的解答。赶紧收藏起来！

问：请问一下节能模式PSM（Power Save Mode）和脉冲跨周期调制模式PSM，这两个模式是同一个意思吗？

答：赛题的BUCK要有三种模式，极轻载PSM（Power Save Mode）模式，轻载PFM模式和重载PWM模式。其中，PWM/PFM是从波形调制角度的描述，极轻载的PSM是从功耗角度定义的概念，可以用跨周期调制或其他办法实现，目的是降低电路的静态电流进一步提高效率。

问：“在极轻载时设计节能模式PSM（Power Save Mode），以降低芯片自身功耗”这个PSM是指独立于PFM和PWM之外的第三种工作模式吗？

答：PSM是从功耗的角度做的一种模式定义，PWM和PFM是从脉冲调制角度做的定义。通常PSM状态时一般是降频的状态，也是PFM状态，在PSM中减小静态电流获得高效率。

问：请问一下ACOT和AOT区别是什么？

答：两者是同一个意思。芯片内部固定时间导通器的导通时长随输入输出电压自适应，也可以叫做自适应导通时间。

问：请问为什么Force PWM模式在全负载情况下都是CCM工作呢？不会因为负载变化导致电流的改变而降至0吗？还是说FPWM模式能够时刻检测电流，从而控制其电流不会降至0？

答：FPWM在轻载时也是CCM状态，电感电流允许有负电流。

问：静态电流是指PSM工作模式下的电流吗？

答：是的，虽然空载时开关频率很低，但依然有开关损耗。所以测试时一般还要使芯片处于没有任何开关动作的状态，就是指标条件中的no switching。

问：如何实现在有输出电压的情况下还能让电路处于no switch状态呢？

答：在no switching的状态下去测试电流的话，这个状态下电路连接关系可以与正常ac连接不同，也不需要考虑输出电压。正常环路空载工作时输出电压正常，将FB提高100mV或Vout提高相应的电压，此时就会进入PSM no switching状态。

问：no switching的Iq是不是意味着控制环路都没有电流，包括控制环路里面的比较器？

答：no switching的目的是将芯片维持在PSM状态中去测试Iq。PSM状态就是需要关闭一些模块，保持必需的模块工作。但是要注意，PSM状态要兼顾瞬态响应性能，不是说一味的降低电流而完全不考虑瞬态响应性能。是否关闭比较器，取决于控制架构在PSM时的检测方式。

问：预偏置启动是防止电容对电感通过下管放电，那么这个和过零检测关断下管有什么区别呢？

答：预偏置启动是一个功能的实现，过零检测是轻载PFM的实现方式。具体的来讲预偏置启动功能在检测到输出电压不为零时下管是不允许先开启的，要在原有输出电压下进行软启动到设定电压值。有些控制方式可以复用过零检测的输出信号组成相应的逻辑来实现预偏置启动功能，电路信号的应用时灵活多变的，取决于设计思路。

问：有最小关断时间限制的话，怎么能做到100%占空比？

答：最小关断时间的概念是当下管关断时所持续的最小时间，100%占空比模式下不会有下管关断动作，这两个要求不矛盾。在高占空比模式下，开启时间逐渐增加，100%占空比模式上管长开，在这种很高占空比工作条件下不再要求频率恒定。

问：老师您好，我想请教一下关于上管BST的问题。我了解到的上管栅压是在sw节点通过自举电容把栅压抬上去，但我们的库里没有高压管，，上管打开的瞬间，sw节点电压就等于Vin了，题目又要求Vin可到5.5。

答：高压是相对vds、vgs这样的差值，如果差值还在耐压范围内就可以。目前更新后的工艺库可以提供高压管。

问：老师，我对上面同学的疑问也有点不是很理解。例如说，输入5.5V，栅压通过自举实现到7V，那么在高侧管导通的瞬间，sw的电位为5.5V。所以老师您的意思是，此时高侧管vgs的差值为1.5V，为可接受范围，所以不需要用到高压管吗？那么此时普通5V管子的栅压达到7V，不是超过了栅极的额定电压吗？

答：用功率管双N架构level shift之类的电路需要用到高压管耐压。管子栅极耐压要看gate to source的相对电压，不是看绝对值。上管用N型开关的设计，自举驱动电路等需要用隔离管，ISO to sub BV大于12V即可。

第七届集创赛圣邦杯赛题杯赛题目：基于COT架构的DC-DC buck Converter设计参赛组别：A组、B组

赛题背景：DC-DC buck Converter电源芯片因具有全负载范围良好效率且兼有小巧的体积，是当下高端电子系统中最为常见的芯片，如服务器、基站、PC主板、手机等都会应用多颗不同用途的DC-DC芯片。当芯片工作于中等和重负载时，PWM控制状态表现出高效率、低输出电压纹波和噪声，是理想的电源选择。而芯片工作于轻负载和空载时，PFM控制状态和休眠状态又能极大的降低供电消耗，延长供电电源或电池的待机时间。集成了开关管和较高工作频率的DC-DC芯片减小了外围器件的数量和体积，为集成度要求高的设备如手机提供了友好的解决方案。而目前电源设计师们仍然在向更低功耗、更高效率、更小体积、更快的瞬态响应、更稳定的工作状态等目标努力。

DC-DC转换器自诞生以来先后发展出多种基本架构，如电压模式(VM-Voltage Mode)、峰值电流模式(PCM-Peak Current Mode)、迟滞控制模式(Hysteretic Control Mode)、恒定开启时间模式(COT-Constant on-time Mode)、恒定关闭时间模式(CFT-Constant off-time Mode)等。由于这些基本架构各有优缺点，近年来设计师们又将它们做了融合发展，设计出瞬态响应更快的自适应恒定开启时间模式(ACOT-Adaptive Constant on-time Mode)。

赛题任务：设计一款基于自适应恒定开启时间（Adaptive Constant on-time）架构的buck型DC-DC Converter芯片电路，完成描述的特性和基本设计指标，期待有余力者完成进阶指标。推荐采用0.18μm BCD工艺。

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