一款基于双极工艺的峰值电流模式DCDC转换器的研究

发布时间：2017-08-17 11:20

  本文关键词：一款基于双极工艺的峰值电流模式DCDC转换器的研究

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【摘要】：随着科技的快速发展,各种电子设备新产品不断被发明并推向市场,开关电源管理芯片是电子产品设计中至关重要的一个环节。在电子设备快速更新的今天,一款性能优异的开关电源芯片能够大幅提高电子产品的市场竞争力。高精度的输出电压、转换效率高、体积小等是开关电源芯片一直追求的目标。在参阅了大量文献资料之后,研究设计了一款基于双极工艺的降压型DC-DC转换器,采用PWM调制方式、峰值电流模式来调节控制整个芯片系统。在芯片内部集成功率开关管,最大负载电流能达到4.5A。芯片正常工作的输入电压范围为6至25V,输出5V的稳定电压,开关频率为500KHz。在简述了开关电源的历史发展及未来走向之后,阐述了DC-DC转换器的拓扑类型及工作原理,推导出各种拓扑结构的传输函数、占空比表达式、电流关系表达式等。同时,介绍了常见的几种占空比调制方式和环路控制模式,比较了各自的优劣势。最终选择采用PWM调制方式、峰值电流模式来设计本文的芯片。针对次谐波振荡的问题,详细分析了控制电路中设计斜坡补偿电路的必要性。接下来给出了芯片的外围拓扑结构及外围器件的选取要求,构建了芯片控制电路模块的整体架构,阐述了各个模块实现的功能。然后对主要的几个模块进行具体分析设计,并仿真验证其功能。尤其是重点分析了基准电路的设计方法,提出了在高、低温时对基准电压进行高阶补偿的思路。基于CSMC 2μm Bipolar工艺,对设计的芯片进行了整体仿真。仿真结果表明,芯片能很好的实现预定的功能,线性瞬态响应、负载瞬态响应良好,转换效率高,输出电压稳定。
【关键词】：DC-DC转换器 峰值电流模式 降压型 高阶补偿基准 转换效率
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM46
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 第一章 绪论9-13
• 1.1 开关电源简介9-10
• 1.2 开关电源的发展10-11
• 1.3 开关电源的未来走向11-12
• 1.4 本文的主要工作12-13
• 第二章 DC-DC转换器的工作原理和分类13-25
• 2.1 基本拓扑结构13-18
• 2.1.1 Buck转换器13-15
• 2.1.2 Boost转换器15-17
• 2.1.3 Buck-Boost转换器17-18
• 2.2 转换器的调制方式18-22
• 2.2.1 脉冲宽度调制方式18-20
• 2.2.2 脉冲频率调制方式20-21
• 2.2.3 PWM/PFM调制方式21
• 2.2.4 脉冲跳周期调制方式21-22
• 2.3 转换器控制模式22-24
• 2.3.1 电压控制模式22-23
• 2.3.2 电流控制模式23-24
• 2.4 本章小结24-25
• 第三章 芯片系统设计分析25-34
• 3.1 斜坡补偿25-28
• 3.2 系统整体结构图28-30
• 3.3 外围元件关键参数选取30-32
• 3.3.1 电感30-31
• 3.3.2 输出电容31-32
• 3.3.3 反馈网络电阻32
• 3.3.4 续流二极管32
• 3.4 芯片设计主要指标32-33
• 3.5 本章小结33-34
• 第四章 芯片内部模块设计34-57
• 4.1 欠压锁定模块34-37
• 4.1.1 欠压锁定原理34
• 4.1.2 UVLO模块设计34-36
• 4.1.3 UVLO模块仿真结果36-37
• 4.2 基准电压源模块37-46
• 4.2.1 基本原理和性能指标37-40
• 4.2.2 基准电压源电路设计40-44
• 4.2.3 基准电压源模块仿真结果44-46
• 4.3 片内电源模块46-52
• 4.3.1 电路基本原理46-48
• 4.3.2 片内电源电路设计48-50
• 4.3.3 片内电源模块仿真结果50-52
• 4.4 误差放大器模块52-56
• 4.4.1 误差放大器电路设计52-55
• 4.4.2 误差放大器模块仿真结果55-56
• 4.5 本章小结56-57
• 第五章 芯片系统仿真57-62
• 5.1 外围器件参数选取57
• 5.2 芯片系统仿真57-61
• 5.3 本章小结61-62
• 第六章 总结62-63
• 致谢63-64
• 参考文献64-66
• 攻硕期间的研究成果66-67

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 李晗;顾亦磊;吕征宇;;软开关同步升降压变换器的研究[J];电源技术应用;2005年09期

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本文编号：688727