news 2026/4/16 17:59:21

从零搓个AOT Buck DCDC

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张小明

前端开发工程师

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从零搓个AOT Buck DCDC

buck DCDC 模拟IC,集成电路设计,tsmc18工艺和tsmc18rf两个工艺,正向设计的恒定时间控制(AOT)的dcdc,电压环路。 输入电压1.6-1.8v ,输出电压0.4~1.2V,最大电流1A。 适合初学者学习用能实现基本功能。 有工艺库,电路文件,仿真的设置。

在TSMC 0.18μm工艺上玩DCDC设计有种开老爷车漂移的刺激感,特别是当输入电压只有1.8V却要输出低至0.4V时。今天要聊的这个AOT架构Buck转换器,核心就一句话:用最简单粗暴的方式实现精准稳压。

工艺选择玄学

tsmc18和tsmc18rf这对孪生兄弟总让新人犯懵。简单来说,rf工艺的MOS管栅氧更厚(3.3V器件),做功率开关时漏电更小。看这个NMOS驱动代码片段:

M1 VIN SW SW GND nmos_rf W=800u L=0.35u

这里特意调用rf工艺的nmos器件,800μm的宽度确保1A电流下导通电阻压降不超过100mV。注意栅长用0.35μm而不是最小尺寸,防止高压击穿——这就是工艺混搭的奥义。

AOT控制三板斧

恒定导通时间控制不需要复杂的PLL,核心就是个单稳态触发器。当输出电压低于基准时,立即触发导通:

always @(posedge comp_out) begin on_time = 1.2*(VOUT/VIN)*10n; // 根据占空比动态调整导通时间 #on_time off; end

这个粗暴的算法在代码里直接计算导通时间,虽然精度差点但胜在响应快。实际硬件用RC延时电路实现更靠谱,毕竟模拟电路最擅长玩时间。

电压环路的土味设计

误差放大器别整那些花里胡哨的,二级运放够用就行:

运放结构: 输入对管 10/0.5 第二级 50/0.5 补偿电容 2pF

重点注意相位裕度在轻载时会崩,实测加个10kΩ的假负载能让环路稳如老狗。输出电压设定靠电阻分压网络,记得加个这玩意儿防振荡:

R1 1.2M VOUT FB R2 400K FB GND C1 10p FB GND

仿真时的骚操作

负载瞬态测试脚本要够狠:

tran仿真实例: ILOAD switch 0 1A rise=1n fall=1n // 1ns跳变的魔鬼负载 monitor VOUT when ILOAD>0.5A // 捕捉跌落点

看到输出电压下冲超过50mV?把电感从2.2μH换成4.7μH立竿见影,虽然DCR大了效率降1%,但新手保命要紧。最后提醒:layout时功率地必须单独走线,否则那1A电流产生的IR drop能让你怀疑人生。

(注:文中代码为示意性简化版本,实际设计需配合工艺文档调整参数)

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