具有快速瞬态响应的Buck型DC-DC转换器研究与设计

发布时间：2020-05-26 14:14

【摘要】：DC-DC转换器能够根据输入电压和负载电流的变动调节输出电压,具有转换效率高、输入电压范围大、输出电流大等技术优势。大规模集成电路对DC-DC转换器芯片的响应速度要求日益增高,因此,如何设计一款具有快速瞬态响应的DC-DC转换器芯片逐渐成为电子工程师越来越关注的研究内容。理想的DC-DC转换器输出电流与负载电流时刻保持相同,以提供稳定的输出电压。但在实际应用中,由于DC-DC转换器在负载电流变化时的响应时间是有限的,当负载发生跳变时,输出电流滞后负载电流的变化,从而导致输出电压下冲或过冲。如果输出电压变化非常大,则可能导致异常操作或使便携式设备的性能劣化。针对以上问题,提出了一种具有快速瞬态响应的Buck型DC-DC转换器的设计方案。在负载大小改变时,将反馈电压的变化量反馈到振荡器电路,改变此时振荡器频率,根据负载轻重变化调节输出电流的变化斜率,达到快速稳定电路的目的。此外,对Buck转换器电流环路稳定性以及电压环路稳定性做了分析。通过对系统架构的分析,给出了部分模块电路的具体设计方案。该系统由快速瞬态响应电路、驱动电路、软启动电路、输入欠压锁定电路以及恒压恒流切换电路等构成,具有恒定电流输出和恒定电压输出两种不同的工作状态,由切换电路保证了转换的平顺性。设计的DC-DC转换器芯片基于0.18?m BCD工艺。对所设计的具有快速瞬态响应的Buck型DC-DC转换器系统进行仿真和测试,测试结果表明:当芯片的输入电压为12V,负载电流在小于5A的范围内变化时,系统转换效率都在90%以上,尤其当输出电流为0.3A至2A范围内时的转换效率更是高达95%以上,同时负载瞬态响应稳定。
【图文】：

电感电流波形图

DRVH和DRVL仿真曲线
【学位授予单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TM46

【参考文献】

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本文编号：2681963