基于CMOS工艺的电压控制PWM开关电源设计
本文选题:开关电源 切入点:电压控制 出处:《黑龙江大学》2016年硕士论文
【摘要】:在信息化不断发展的大背景下,开关电源在电子产品中的重要性与日俱增,成为人们关注的焦点。因此设计出功耗低、稳定性好、转换效率高的开关电源成为未来开关电源设计的热点。本文利用Cadence软件,在TSMC 0.5μm工艺条件下,设计了一款电压控制的PWM开关电源。电源电路主要包括四大电路模块:带隙基准电压源模块、PWM比较电路模块、误差放大电路模块、振荡电路模块。其中,带隙基准电路的基准电压为1.233V,温漂系数在-30°~130°的范围内为21.28ppm/°C;误差放大电路采用跨导运算放大器结构,增益为72.9dB,相位裕度为60°;PWM比较电路采用三级放大结构,保证了反相器工作在高增益区,能够较好的输出PWM信号;振荡电路利用恒流源充放电电路来实现,工作频率为2MHz。整体仿真结果表明:系统的工作频率2MHz,输出电压3.3V,纹波10mV,小于1%,负载范围在1k?~10k?,转换效率约为93.1%,功耗为39.6mW,利用电压跳变方法检测该电源电路具有良好的稳定性。最后进行了版图设计,版图面积为92429.703μm2,并通过了DRC和LVS验证。
[Abstract]:With the continuous development of information technology, the importance of switching power supply in electronic products is increasing day by day and has become the focus of attention. Therefore, the design of low power consumption, good stability, Switching power supply with high conversion efficiency has become a hot spot in the design of switching power supply in the future. In this paper, using Cadence software, under the condition of TSMC 0.5 渭 m technology, A voltage controlled PWM switching power supply is designed. The power circuit includes four main circuit modules: bandgap reference voltage source module, error amplifier circuit module, oscillation circuit module. The reference voltage of bandgap reference circuit is 1.233V, the temperature drift coefficient is 21.28ppm/ 掳C in the range of -30 掳~ 130 掳, the error amplifier adopts transconductance operational amplifier structure, the gain is 72.9 dB, the phase margin is 60 掳m PWM comparator circuit, the three-stage amplifier structure is used. The inverter works in the high gain region and can output the PWM signal well, and the oscillating circuit is realized by using the constant current source charging and discharging circuit. The overall simulation results show that the operating frequency of the system is 2 MHz, the output voltage is 3.3 V, the ripple is 10 MV, less than 1, and the load range is 1 k? Ten kgs? The conversion efficiency is about 93.1 and the power consumption is 39.6 MW. The voltage jump method is used to detect the stability of the power supply circuit. Finally, the layout is designed, the layout area is 92429.703 渭 m ~ 2, and the circuit is verified by DRC and LVS.
【学位授予单位】:黑龙江大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:TN86
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,本文编号:1689311
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