基于电流模控制的低EMI宽输入BUCK变换器的设计

发布时间：2021-10-31 00:50

　　随着集成电路产业的飞速发展,电源管理在全球半导体市场中所占比例越来越高。开关电源作为电源管理的重要组成部分,已经成为重要的研究方向。由于便携式电子设备、消费类电子的飞速发展,使得开关电源的发展趋势是高集成度、低EMI。本文针对应用于汽车电子领域的同步降压变换器,结合开关电源的低EMI化特点,设计一款宽输入范围低EMI的BUCK变换器。为了确定BUCK变换器的控制策略,对业界内最常用的两种控制模式峰值电流模和电流模COT进行了对比,根据低EMI的目标,选择了开关频率恒定、抗噪声能力更强的峰值电流模。为了实现低EMI的目的,对EMI产生的原理进行研究,并对BUCK变换器的EMI来源进行分析。采用频率抖动技术进行EMI优化。针对宽输入应用范围设计了可同步外部时钟频率的振荡器模块,通过外部选频电阻可以实现不同开关频率和斜坡补偿斜率。设计了频率抖动模块配合振荡器模块引入频率抖动,并对引入频率抖动后的占空比变化进行了研究,结合本文引入频率抖动的方式,得出不需要进行额外补偿的结论,并对结论的误差来源进行了分析。设计了高速电平位移电路来达到系统高的开关频率。设计了自举电路为上管驱动提供高侧电源轨。创新... 

【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：77 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 电源管理和开关电源的背景及研究现状
    1.2 开关电源的发展趋势
    1.3 本文的工作内容
    1.4 本文的结构
第二章 BUCK变换器的基本原理和EMI的相关理论
    2.1 BUCK变换器的基本原理
        2.1.1 BUCK变换器的拓扑
        2.1.2 BUCK变换器的控制模式
    2.2 EMI的相关理论
        2.2.1 EMI原理
        2.2.2 BUCK变换器的EMI分析
        2.2.3 频率抖动
    2.3 本章小结
第三章 系统功能和关键电路设计
    3.1 系统框架和功能
    3.2 关键模块设计与验证
        3.2.1 OSC模块电路设计与验证
        3.2.2 频率抖动模块设计与验证
        3.2.3 Level up电路设计与验证
        3.2.4 Bootstrap电路设计与验证
        3.2.5 分块驱动模块设计与验证
    3.3 芯片布局与隔离方案
    3.4 本章小结
第四章 BUCK变换器整体仿真验证
    4.1 典型和极端应用条件功能仿真
    4.2 高压大占空比长期轻载功能验证
    4.3 EMI优化效果验证
        4.3.1 频率抖动优化效果验证
        4.3.2 分块驱动EMI优化效果验证
        4.3.3 整体EMI优化效果验证
    4.4 本章小结
第五章 全文总结与展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间取得的成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]一种基于锁相环的COT开关频率锁定技术[J]. 辛杨立,赵倬毅,王卓,程政,贾丽伟,明鑫,张波.  半导体技术. 2018(07)
[2]一种自适应斜坡补偿电路[J]. 周泽坤,王锐,张波.  电子科技大学学报. 2007(01)
[3]峰值电流控制模式中的分段线性斜坡补偿技术[J]. 田锦明,王松林,来新泉,王留杰.  电子器件. 2006(03)

博士论文
[1]单片大功率DC-DC变换器高性能控制方法研究[D]. 周泽坤.电子科技大学 2012

硕士论文
[1]宽应用范围的BUCK变换器控制策略与电路研究[D]. 辛杨立.电子科技大学 2019
[2]一种宽输入范围高频应用下的buck变换器设计[D]. 高笛.电子科技大学 2018
[3]一种应用于DC/DC转换器的伪随机频率抖动技术的研究[D]. 林能清.电子科技大学 2018



本文编号：3467729