（1.空军航空大学，吉林长春，130022；2.空军航空大学，吉林长春，130022）
摘要：模拟器对功耗有严格要求限定，为了进一步降低模拟器平视显示系统能量损耗，必须提出新的开关控制器来降低静电MEMS驱动器的能耗。在这种情况下，本文提出了一种在非连续导通模式下(DCM)强迫电路工作的谷开关控制器，能有效减小损耗。
关键词：MEMS；谷开关控制器
1引言
基于MEMS反射镜的模拟器平显系统，需要以最小的占用率达到最大的效率，本文提出了一种在非连续导通模式下(DCM)强迫电路工作的谷开关控制器，该功率器件最高的执行效率可达到75%。
2谷开关控制器
图1所示为控制器框图和电源组件。工作电压高和负载轻（100mW），需提高能量利用率，减少损耗。首先通过结合恒定的定时脉冲频率调制（PFM）控制器来降低开关频率[1]。其次利用谷切换实现最佳点切换的准谐振DCM操作。这两种技术有助于达到线性频率项f和二次电压项V的最低可能值，在电容开关处损耗PSW，如公式（1）。
虽然电容器C2和C3会线性增加电容损耗，但他们决定了在节点1和3位置上转换器最大值和LC谐振频率，是必不可少的。这些电容器定义了转换器EMI特征，这对于系统集成非常重要。同时，控制能使开关关闭更快，从而降低损耗。此外，电容器能吸收部分漏感能量，限制了开关击穿条件，从而降低了开关硅面积。最后，给定的谐振频率通过2个无源高通滤波器和2个比较器，构成简单的谷切换控制器VS，如图2。两个一阶滤波器提供了Q1的漏极电压一阶导数和二阶导数。测量这些增加的器件到GND的电压，能检测出正弦波最小区域和适当的滤波相位延迟。使最小脉冲信号（min）的起始值与正弦波形的绝对极小值相同。由于检测时仅依赖于交流电压值，正在减小幅度的正弦波形不会影响检测的可靠性，这是因为变换器可在DCM下工作。
反馈模块包括一个比较器和一个高比率电阻分压器。为了后期可调控升级改造，通过带有外部电阻网络连接到内部带隙电路，最大电流（）和输出电压（）可调控，该控制器在外部3.3V电源（VDD）供压下工作。
集成功率器件的质量是实现高效率的关键。因此，需要运用新的技术制造新的晶体管，减少电源面积，增加电源功率。由于晶体管的通电阻（Ron）与所需面积成反比，当Ron已给定时，需利用圆形和六角形装置来减少晶体管的面积[2]。当器件布置成矩形时，器件是否被击穿通常取决于角电压增加的大小。采用六角形的甚至更好的圆形装置，不仅能降低应电压力，还能减少金属氧化物半导体（LDMOS）横向扩散漂移区，这都促成了更小功率器件的创建。与过去的运用矩形器件技术相比，这些新技术制造的器件面积减少了48%。当需要考虑拓扑最低击穿电压的要求时，新技术可节省79%的面积。与反激变换器作参考的效能因数FOM如公式（2）。集成在这个测试芯片上的功率晶体管Q1是一个击穿电压40V的N沟道MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管），通电阻Ron0.35，面积0.93。这些区域的节省使芯片尺寸减小，同时也集成了一个更大的电容C1。
为了使电容C1整合为一体，它值和效率已经降低到一个可以接受的范围内，但是电容器无法再具有恒定电压值了。相反，当电路进入DCM（电流断续模式）状态时，电容通过L2充电的值高于，并在2.1.2结束后放电约至0V。由于C1在2.1.1阶段时已经充电，所以这种行为对于减少电源开关的电流应力非常有用，因为它消除了由L2充电到C1而引起的大电流尖峰。另外，为了减轻底板寄生电容损耗，C1的所有寄生电容被设计成能与C2并联。此外，由于C1寄生电容与C2相比可以忽略不计，附加损耗即可忽略不计。为了减少外部组件，同时还集成了一个300伏的电容器C3。
3总结
本文提出了一种在非连续导通模式下(DCM)强迫电路工作的谷开关控制器，能有效减低能耗，提高效率。
参考文献
[1]M.WensandM.Steyaert,DesignandImplementationofFully-IntegratedInductiveDC-DCConvertersinStandardCMOS,1sted.,Springer,2010
[2]P.Lopez,etal.,PerformanceAnalysisofHigh-SpeedMOSTransistorswithDifferentLayoutStyles,IEEEInternationalSymposiumonCircuitsandSystems(ISCAS),vol.4,pp.3688-3691,May,2005