一种支持双频的耐高压升压开关稳压器的设计

发布时间：2020-08-13 01:16

【摘要】：随着信息时代的到来,电子电力技术的发展日新月异,电源管理作为电力设备能源的核心技术,现如今面临着巨大的考验,同时也促使电源管理芯片的更新换代。目前手机、物联网以及便携式电子产品的广泛应使得电源的性能与要求也随之提高。开关电源与线性稳压器相比有转换效率高、功耗低、拓扑结构灵活多变的优点,在电路管理领域占据了重要位置。基于峰值电流模式设计了一款支持600kHZ和1.6MHZ双频工作的BOOST型变换器HWD1933,芯片的输入电压为2.7V~14V,输出电压最高可达30V,功率管选择横向双扩散(LDMOS)结构以达到耐高压的要求。采用脉冲宽度调制(PWM)的控制方法,分析了PWM开关的工作原理并建立小信号等效模型。芯片采用电压环和电流环双环路控制,以确保系统的稳定性,电压环路中为了避免功率级电路的右半平面零点对稳定性的影响,采用片内加片外补偿的方式,形成两极点一零点的Ⅱ型补偿结构将单位增益带宽控制在较低频率处,保证环路的稳定性;电流环路通过采集流过功率管上的电感电流,外加斜坡补偿电路以解决峰值电流模式的次谐波振荡问题。带隙跨导放大器融合带隙基准电路与跨导放大器,输出端反馈电压与自产生基准电压比较直接输出控制信号,在保证电路功能的同时简化电路结构。振荡器电路增加温度补偿结构,在PTAT偏置电流下产生近似与温度无关的振荡频率,保证了系统振荡频率的稳定性。基于0.5μm BCD工艺,电路使用Cadence软件进行模块功能性仿真和整体电路仿真。结果显示,芯片在2.7V~14V的输入电压下能稳定工作,负载从50mA~300mA变化时,最大下冲电压为300mV,恢复时间仅为45μs;输入电压从2.7V~5V变化时,最大上冲电压为295mV,恢复时间仅为41μs;芯片负载调整率为1.04%/A,线性调整率为0.05%,最高转换效率达90%。电路整体仿真结果显示,HWD1933具有输入输出电压高、快速瞬态响应、低负载调整率、低线性调整率以及高转换效率的特点,经后续的流片测试有望应用于实际电路系统中。
【学位授予单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TM44
【图文】：

率稳定在 600.3kHZ，周期为 1.66μs。CLK_C 的低电平时间为 1.60μs，CLK_C 的占空比为 96.2%，说明最大占空比限制功能有效。图4.3 振荡频率仿真图

图4.4 HWD1933 低频振荡频率随温度变化3) 高频版本(1.6MHZ)的振荡频率温漂系数WD1933 的高频版本的振荡频率为 1.6MHZ，高频振荡器的仿真图见图 4

图4.4 HWD1933 低频振荡频率随温度变化(3) 高频版本(1.6MHZ)的振荡频率温漂系数HWD1933 的高频版本的振荡频率为 1.6MHZ，高频振荡器的仿真图见图 4.5 在在~125℃的全温范围内，频率最高为 1.611MHZ，最低为 1.59MHZ，振荡频率变为 19.9kHZ，振荡频率变化为±0.62%，高频版本也能产生近似与温度无关的频率

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本文编号：2791299