基于自适应恒定导通时间的高效率Buck型DC-DC设计

发布时间：2017-10-15 03:35

  本文关键词：基于自适应恒定导通时间的高效率Buck型DC-DC设计

  更多相关文章： 恒定导通时间 降压型DC-DC 强制连续模式 Burst模式 频率锁定 高效率

【摘要】：如今,电子设备面临着电源预算、体积限制逐渐紧缩的现状,对电源管理芯片的电压调节能力、转换效率、响应速度和集成度等方面提出了更高的要求。在此趋势下,恒定导通时间(Constant On Time, COT)控制的DC-DC因其结构简单、动态响应性能好以及轻载效率高的特点,成为了国内外研究的热点。本课题设计了一款基于自适应恒定导通时间(Constant On Time, COT)的高效率Buck型DC-DC芯片。该系统采用自适应恒定导通技术,在不同的输入电压、参考电压以及工作频率条件下,功率管的导通时间可以实现自适应调节,使芯片具有很强的适应能力。论文对系统的主环路和频率锁定环路进行了系统建模,并使用Matlab对系统开环传输特性进行仿真验证,保证系统的开环特性满足稳定性要求。为了适应多场合应用需求,系统采用两种工作模式。其中强制连续模式可以实现较低的输出电压纹波,适合于低噪声场合的应用。另一种是Burst模式,系统在轻载时,部分电路进入休眠模式以实现较低的功耗,因此比较适合轻载高效的应用场合。整个设计基于Matlab、Cadence和Hspice等工具,完成了系统电路的设计、仿真和验证工作。芯片的测试结果表明系统可以正常工作,各项性能指标均满足设计要求。芯片采用韩国东部0.35μm BCD工艺实现,测式结果表明：系统的工作频率范围为800kHz～2.5MHz,输入电压3.6V-24V,最大输出电流2.5A,电源转换效率最高可达96.1%,在强制连续和Burst模式下均可正常工作。系统的多项指标均可调节,用户可根据应用场合的需求,找到最佳的解决方案。该芯片可以应用于高效、低噪等系统中,应用前景很广。
【关键词】：恒定导通时间 降压型DC-DC 强制连续模式 Burst模式 频率锁定 高效率
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM46
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 绪论9-13
• 1.1 研究背景和意义9-10
• 1.2 国内外研究现状和发展趋势10-11
• 1.3 研究内容与设计指标11-12
• 1.3.1 研究内容11-12
• 1.3.2 设计指标12
• 1.4 论文主要工作和结构安排12-13
• 第二章 COT DC-DC设计基础13-27
• 2.1 DC-DC基本工作原理13-15
• 2.2 DC-DC常用控制方式15-24
• 2.2.1 电压模控制方式15-17
• 2.2.2 电流模控制方式17-20
• 2.2.3 滞环控制方式20-21
• 2.2.4 COT控制方式的DC-DC21-24
• 2.3 DC-DC电源转换效率分析24-26
• 2.3.1 开关损耗24-25
• 2.3.2 导通损耗25
• 2.3.3 静态损耗25-26
• 2.4 本章小结26-27
• 第三章 基于COT控制的Buck型DC-DC系统设计27-43
• 3.1 系统架构分析与设计27-30
• 3.2 系统工作频率30-33
• 3.3 系统环路模型分析33-37
• 3.4 自适应恒定导通时间技术37-39
• 3.5 外围器件的选择39-41
• 3.6 本章小结41-43
• 第四章 COT Buck型DC-DC主要子模块电路设计43-63
• 4.1 On_Timer模块43-44
• 4.1.1 On Timer模块电路设计43
• 4.1.2 On-Timer模块电路仿真43-44
• 4.2 模式选择模块44-46
• 4.2.1 模式选择模块电路设计44-45
• 4.2.2 模式选择模块电路仿真45-46
• 4.3 电流比较模块46-51
• 4.3.1 谷值电流比较电路的设计46-48
• 4.3.2 谷值电流比较电路仿真48-49
• 4.3.3 电流反转比较电路的设计49-50
• 4.3.4 电流反转比较电路仿真50-51
• 4.4 电压基准源模块51-53
• 4.4.1 电压基准源电路设计51-52
• 4.4.2 电压基准源电路仿真52-53
• 4.5 误差放大器模块53-54
• 4.5.1 误差放大器电路设计53-54
• 4.5.2 误差放大器电路仿真54
• 4.6 内部电源模块54-59
• 4.6.1 预前级电压源电路设计54-56
• 4.6.2 预前级电压源电路仿真56
• 4.6.3 LDO模块电路设计56-57
• 4.6.4 LDO模块仿真57-58
• 4.6.5 浮动电压源电路设计58
• 4.6.6 浮动电压源仿真58-59
• 4.7 鉴频鉴相器模块59-61
• 4.7.1 鉴频鉴相器电路设计59-61
• 4.7.2 鉴频鉴相器电路仿真61
• 4.8 本章小结61-63
• 第五章 DC-DC版图设计、系统后仿及芯片测试63-73
• 5.1 系统版图设计63-64
• 5.2 DC-DC系统后仿64-66
• 5.2.1 系统上电仿真64-65
• 5.2.2 负载跳变仿真65-66
• 5.2.3 输出电压纹波仿真66
• 5.3 芯片测试66-71
• 5.3.1 系统上电测试66-67
• 5.3.2 负载调整率测试67-68
• 5.3.3 输出电压纹波测试68
• 5.3.4 电源转换效率测试68-70
• 5.3.5 测试结果分析70-71
• 5.4 本章小结71-73
• 第六章 结论73-75
• 6.1 总结73
• 6.2 展望73-75
• 参考文献75-79
• 致谢79-81
• 攻读硕士学位期间发表的论文81

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 沈霞;王洪诚;方玮;;基于恒定导通时间的V~2控制方法研究[J];电测与仪表;2009年11期

2 郭仲杰;刘佑宝;吴龙胜;;提高频率与纹波特性的自适应导通时间控制器[J];电工技术学报;2011年09期

3 杨剑友;吴新科;张军明;钱照明;;恒导通时间控制的降压型高效率PFC研究[J];电力电子技术;2010年11期

4 董政;王金平;杨平;许建平;;恒定导通时间控制二次型Buck变换器分析[J];电力电子技术;2012年07期

5 孙伟;李仁;;SRM的相绕组导通时间控制[J];电气传动;1989年05期

6 王松松;舒挺;杨汉武;;层叠Blumlein线多开关导通时间分散性[J];强激光与粒子束;2012年08期

7 张一伦;张嘉;贾文超;;临界导通PFC电路设计与分析[J];科技资讯;2013年31期

8 毛敏;;自适应导通时间降压电路的虚拟ESR环路设计[J];电源世界;2012年08期

9 陆治国;王强;;基于Zeta变换器的LED驱动电路[J];低压电器;2010年10期

10 ;[J];;年期

中国重要报纸全文数据库 前4条

1 黑龙江 党利明;波导手机充电器剖析[N];电子报;2003年

2 山东 宋华;揭开A3电源VD516的神秘面纱[N];电子报;2012年

3 上海 马晓平;超力通手机旅行充电器的剖析[N];电子报;2001年

4 成都 王友和;新科HD7V-420液晶彩电显示屏电源工作原理与常见故障检修（上）[N];电子报;2007年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 徐杨军;恒定导通时间控制Buck变换器研究[D];西南交通大学;2015年

2 张瑜;基于自适应导通时间的高效BUCK变换器的设计与研究[D];电子科技大学;2015年

3 邱实;一种恒定导通时间控制模式Buck变换器的设计[D];电子科技大学;2014年

4 裴冬斌;基于恒定导通时间的功率因数提高方法研究[D];西安电子科技大学;2014年

5 徐联祥;基于恒导通时间控制的负载自适应大功率LED驱动电源设计[D];武汉轻工大学;2015年

6 张锐;基于自适应恒定导通时间的高效率Buck型DC-DC设计[D];东南大学;2015年

7 刘浩;恒定导通时间控制的高效恒流源系统架构设计与实现[D];电子科技大学;2011年

8 谢海武;一款恒定导通时间控制模式的降压型变换器的分析与设计[D];电子科技大学;2013年

9 代高强;一种高压可编程固定导通时间控制BUCK转换器的研究与设计[D];电子科技大学;2013年

10 黄建刚;基于自适应恒定导通时间的Buck变换器的研究与设计[D];电子科技大学;2013年

，

本文编号：1034879