一种大电流低功耗的BUCK型DCDC芯片设计

发布时间：2017-10-18 17:03

  本文关键词：一种大电流低功耗的BUCK型DCDC芯片设计

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【摘要】：随着人类的脚步迈进二十一世纪,电子信息产业发展的速度也迈上了一个新台阶,电子类科技产品越来越多的进入到人们的生活当中,影响了无数普通人生活的方方面面。小到个人的家庭生活,大到工业化生产、国防军工,无一不是受到电子信息产业的巨大影响而产生了巨大而且深刻的变革。开关电源也朝着大电流密度高效率的方向不断发展着。本文设计了一种大电流低功耗的BUCK型DCDC芯片,该芯片采用PWM模式,内部振荡器频率500KHz。输入电压为5.5V到60V,芯片内部集成功率开关管,输出电流最大达到3A,在典型应用5V2A状态下调整器效率达到87%。本论文首先简单介绍了开关电源的基本现状和开关电源电路的基本原理,分析了两个能够影响芯片输出最大电流和静态功耗的结构:斜坡补偿和电路驱动模块。针对斜坡补偿带来的问题提出了线性斜坡补偿和反斜坡补偿的改进方法。针对电路驱动模块提出了一种高速低耗能的新型结构。从解决问题思路到数学模型推导到实际电路搭建对这两种电路进行了详细的阐述。最后决定采用PWM调制模式,峰值电流控制模式,再结合分段线性斜坡补偿和一种特殊结构的驱动电路相结合的设计方案。最后采用上华2 um的BJT工艺对电路的性能进行了仿真,结果表明文中对传统结构的改进起到了提升流限值,提高效率的作用。最终的仿真数据表明该设计达到了预期的设计目标。
【关键词】：PWM 分段线性斜坡补偿 驱动电路 BUCK调整器
【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】：TN402
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 第一章 绪论9-13
• 1.1 DCDC开关电源简介9-10
• 1.2 开关电源国内外发展现状和发展趋势10-11
• 1.3 本课题的研究目的和研究意义11
• 1.4 本论文的主要内容及章节安排11-13
• 第二章 DCDC开关电源电路基本原理13-26
• 2.1 变换器的拓扑结构14-20
• 2.1.1 BUCK型拓扑结构14-17
• 2.1.2 BOOST型拓扑结构17-19
• 2.1.3 BUCK-BOOST型拓扑结构19-20
• 2.2 BUCK结构变换器的工作原理20-24
• 2.2.1 开关电源的调制方式20-22
• 2.2.2 开关电源的控制模式22-24
• 2.3 开关电源电流控制模式的斜坡补偿24-25
• 2.4 开关电源驱动电路25-26
• 第三章 影响输出电流和芯片功耗的因素和改进方法26-34
• 3.1 斜坡补偿对电路特性的影响及改善方法26-31
• 3.1.1 普通斜坡补偿电路原理及缺点26-28
• 3.1.2 分段线性斜坡补偿28-29
• 3.1.3 反斜坡补偿的改进方法29-31
• 3.2 驱动电路对电路特性的影响及优化方法31-33
• 3.2.1 最小开关转换时间31
• 3.2.2 静态电流31-32
• 3.2.3 BOOST对驱动电路效率的影响32-33
• 3.2.4 BIAS对电路效率的影响33
• 3.3 本章小结33-34
• 第四章 相关电路模块的分析与设计34-54
• 4.1 斜坡补偿电路的设计与仿真34-39
• 4.1.1 三段线性斜坡电路的设计34-36
• 4.1.2 斜坡补偿模块电路全图36-37
• 4.1.3 斜坡补偿电路的仿真验证37-39
• 4.2 驱动电路的设计与仿真39-45
• 4.2.1 驱动电路的设计39-42
• 4.2.2 驱动模块电路全图42
• 4.2.3 驱动电路模块的仿真42-45
• 4.3 电流比较器的设计与仿真45-52
• 4.3.1 电流比较器的设计45-46
• 4.3.2 电流比较器模块电路图46-51
• 4.3.3 电流比较器模块的仿真51-52
• 4.4 本章小结52-54
• 第五章 电路整体设计结构与仿真验证54-67
• 5.1 电路系统整体架构图54-58
• 5.2 系统外围结构58-59
• 5.3 电路仿真结果59-66
• 5.4 电路版图设计66-67
• 第六章 总结67-68
• 致谢68-69
• 参考文献69-71
• 攻读硕士期间研究成果71-72

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本文编号：1056092