高效宽输入多分离电源轨的DC-DC转换器设计与研究
发布时间：2022-01-04 02:29
电子产品小到智能手机、智能手环等低功率设备,大到无人机、平衡车等较大功率设备等变化日新月异,电源管理类芯片作为这些电子产品中必不可少的一部分,它的创新升级变的越来越重要。DC-DC转换器作为电源芯片的重要组成部分,以高效率、带载能力强、瞬态响应好等优势在当下的电子产品中获得了广泛应用,可以满足消费者对产品的续航时间、带载、稳定性等各方面的要求,DC-DC转换器开始逐渐占据主要市场。本文紧跟开关电源的发展趋势与研究热点,结合之前的一些研究成果设计了一款高效、宽输入、集成多分离电源轨的降压型DC-DC转换器。近年来无人机等大功率产品发展迅速,传统的低压芯片输入电压范围小,已无法满足这类产品的对输入电压的要求,为了增大输入电压范围本文提出多分离电源轨的设计方案,使得输入电压范围可以达到3V-20V,芯片最大负载电流为8A,满足了不同类型电子产品的应用需求。本文从DC-DC转换器的三种基本拓扑结构出发,分析了PWM和PFM两种调制方式的原理,综合两种调制方式在不同应用环境下的优缺点提出了PWM/PFM自动切换的控制结构,该结构根据负载大小选择调制方式,可以降低功耗,提高芯片转换效率;然后阐述内...
【文章来源】：西安电子科技大学陕西省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
正输入正输出Buck电路
将等式（2-6）代入到等式（2-3）中可以推出INonoffonOVtttV 2-7）可以看出，输出电压 Vo 永远低于输入电压 VIN，因 DC-DC 转换器。通过调整开关导通时间或者关断时间就果储能元件足够大，储存的能量足够多，则电感电流一直式（CCM）；当电感较小、输出电流低或者关断时间太耗完后，电感电流上的电流降为 0，此时工作于非连续电流电流模式（CCM）C-DC 转换器工作于 CCM 模式时，假设每周期 T 导通时通时电感电流上升量为onINOtLV V，关断时电感电流下为储能元件，不消耗能量，因此根据能量守恒原理，每周周期结束后，电感电流回到原来的值。CCM 模式下，降件电流、电压波形图如图 2.2 所示：
图 2.3 非连续电流模式下各元件波形图模式不同的是，DCM 模式下输入电压与输出电压的出电流表达式为：TIttILMAXonoffO2( ) 输出电压关系式为：OININOLIDTVVV21 2/ -9）可以看出在输入电压、输出电压确定的情况下，电，若恰好在电感电流降为 0 时，下一时钟周期到来电作于临界模式（BCM），这种模式的分析方法与连续oost 转换器压）型 DC-DC 转换器就是将输入直流电压转变为一个
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种带曲率补偿的低压高PSRR带隙基准源[J]. 钟黎,王永禄,胡云斌,青旭东,秦少宏. 微电子学. 2018(01)
[2]双向DC-DC变换器拓扑结构综述[J]. 陈亚爱,梁新宇,周京华. 电气自动化. 2017(06)
[3]一种快速响应负载变化的LDO设计及应用[J]. 梁超,刘海飞,刘静,谢永宜. 中国集成电路. 2017(11)
[4]采用DC-DC模块的无人机电源解决方案[J]. 刘旭亮. 电子产品世界. 2015(12)
[5]“天河二号”:重回超级计算机之巅[J]. 李白薇. 中国科技奖励. 2013(11)
[6]基于平均化理论的PWM变流器电磁暂态快速仿真方法（一）:PWM变流器分段平均模型的建立[J]. 许寅,陈颖,陈来军,任正某. 电力系统自动化. 2013(11)
[7]C312-1型大功率LDMOS功率管外壳[J]. 杨建,胡进,程凯,王子良,王佃利,丁晓明. 固体电子学研究与进展. 2011(03)
[8]电流源负载峰值电流控制buck变换器的复杂次谐波振荡现象[J]. 周国华,许建平,包伯成,王金平,金艳艳. 物理学报. 2011(01)
[9]电流模降压DC-DC内部补偿研究[J]. 袁冰,来新泉,贾新章,叶强,王红义. 固体电子学研究与进展. 2008(03)
[10]LDMOS低功耗自恢复电平移位电路设计[J]. 邓兰萍,王纪民. 半导体学报. 2005(10)
博士论文
[1]基于模拟与数字控制技术的电源管理芯片关键技术研究[D]. 邱建平.浙江大学 2013
硕士论文
[1]一种宽负载范围高效率BUCK型DC-DC转换器的研究[D]. 廖天澄.电子科技大学 2016
[2]基于CMOS工艺的高线性度低噪声放大器研究[D]. 李霄.北京理工大学 2014
[3]一款Boost型有源功率因数校正控制器芯片的设计[D]. 马晓辉.西安电子科技大学 2012
[4]一种电荷泵锁相环频率合成器的设计与研究[D]. 黄召军.江南大学 2009
[5]PWM/PFM自动切换降压DC-DC转换器的分析与设计[D]. 谭春玲.东南大学 2006
本文编号：3567474
【文章来源】：西安电子科技大学陕西省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
正输入正输出Buck电路
将等式（2-6）代入到等式（2-3）中可以推出INonoffonOVtttV 2-7）可以看出，输出电压 Vo 永远低于输入电压 VIN，因 DC-DC 转换器。通过调整开关导通时间或者关断时间就果储能元件足够大，储存的能量足够多，则电感电流一直式（CCM）；当电感较小、输出电流低或者关断时间太耗完后，电感电流上的电流降为 0，此时工作于非连续电流电流模式（CCM）C-DC 转换器工作于 CCM 模式时，假设每周期 T 导通时通时电感电流上升量为onINOtLV V，关断时电感电流下为储能元件，不消耗能量，因此根据能量守恒原理，每周周期结束后，电感电流回到原来的值。CCM 模式下，降件电流、电压波形图如图 2.2 所示：
图 2.3 非连续电流模式下各元件波形图模式不同的是，DCM 模式下输入电压与输出电压的出电流表达式为：TIttILMAXonoffO2( ) 输出电压关系式为：OININOLIDTVVV21 2/ -9）可以看出在输入电压、输出电压确定的情况下，电，若恰好在电感电流降为 0 时，下一时钟周期到来电作于临界模式（BCM），这种模式的分析方法与连续oost 转换器压）型 DC-DC 转换器就是将输入直流电压转变为一个
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种带曲率补偿的低压高PSRR带隙基准源[J]. 钟黎,王永禄,胡云斌,青旭东,秦少宏. 微电子学. 2018(01)
[2]双向DC-DC变换器拓扑结构综述[J]. 陈亚爱,梁新宇,周京华. 电气自动化. 2017(06)
[3]一种快速响应负载变化的LDO设计及应用[J]. 梁超,刘海飞,刘静,谢永宜. 中国集成电路. 2017(11)
[4]采用DC-DC模块的无人机电源解决方案[J]. 刘旭亮. 电子产品世界. 2015(12)
[5]“天河二号”:重回超级计算机之巅[J]. 李白薇. 中国科技奖励. 2013(11)
[6]基于平均化理论的PWM变流器电磁暂态快速仿真方法（一）:PWM变流器分段平均模型的建立[J]. 许寅,陈颖,陈来军,任正某. 电力系统自动化. 2013(11)
[7]C312-1型大功率LDMOS功率管外壳[J]. 杨建,胡进,程凯,王子良,王佃利,丁晓明. 固体电子学研究与进展. 2011(03)
[8]电流源负载峰值电流控制buck变换器的复杂次谐波振荡现象[J]. 周国华,许建平,包伯成,王金平,金艳艳. 物理学报. 2011(01)
[9]电流模降压DC-DC内部补偿研究[J]. 袁冰,来新泉,贾新章,叶强,王红义. 固体电子学研究与进展. 2008(03)
[10]LDMOS低功耗自恢复电平移位电路设计[J]. 邓兰萍,王纪民. 半导体学报. 2005(10)
博士论文
[1]基于模拟与数字控制技术的电源管理芯片关键技术研究[D]. 邱建平.浙江大学 2013
硕士论文
[1]一种宽负载范围高效率BUCK型DC-DC转换器的研究[D]. 廖天澄.电子科技大学 2016
[2]基于CMOS工艺的高线性度低噪声放大器研究[D]. 李霄.北京理工大学 2014
[3]一款Boost型有源功率因数校正控制器芯片的设计[D]. 马晓辉.西安电子科技大学 2012
[4]一种电荷泵锁相环频率合成器的设计与研究[D]. 黄召军.江南大学 2009
[5]PWM/PFM自动切换降压DC-DC转换器的分析与设计[D]. 谭春玲.东南大学 2006
本文编号：3567474
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