基于PLL调制的恒定导通时间控制BUCK变换器设计

发布时间：2023-05-09 21:14

　　电源管理芯片作为现今社会电子设备中的关键模块,它的性能直接决定着电子设备的好坏。开关电源以其功耗低、效率高、应用范围广、可集成化高等优点,被越来越普遍的应用。恒定导通时间(Constant On Time,COT)控制Buck变换器有着瞬态响应性能好、轻载效率高等优点,因而受到了设计人员的青睐,但是COT控制Buck变换器存在着开关频率易受工作条件改变而变化的缺点。本文设计了一款基于锁相环(Phase Locked Loop,PLL)调制的恒定导通时间控制Buck变换器。本文针对COT控制Buck变换器开关频率易受工作条件改变而变化等问题,建立COT控制Buck变换器小信号模型,确定了系统环路的补偿方案,并重点设计了频率同步作用的锁相环和外部时钟同步作用的锁相环。前一个锁相环可以将系统的开关频率锁定到一个参考时钟频率,使Buck变换器稳定工作时的开关频率恒定不变,从而解决了传统COT控制中开关频率偏移的问题。设计锁相环的带宽为Buck变换器环路带宽的四分之一左右,保证了瞬态阶跃时,保持COT控制模式瞬态响应速度快的特点,让Buck变换器的输出电压快速的恢复,不至于被锁相环降低响应速度。...

【文章页数】：99 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 课题研究背景及研究意义
    1.2 开关电源的发展动态
    1.3 文章主要工作及组织结构
第二章 Buck变换器的原理与分析
    2.1 Buck变换器的工作原理
    2.2 Buck变换器的工作模式
        2.2.1 连续导通模式
        2.2.2 不连续导通模式
    2.3 Buck变换器控制方式
        2.3.1 电压控制方式
        2.3.2 峰值电流控制方式
        2.3.3 迟滞控制方式
        2.3.4 COT控制方式
    2.4 本章小结
第三章 基于PLL调制的Buck变换器原理与分析
    3.1 整体系统电路
        3.1.1 锁相环调制频率的原理
        3.1.2 频率同步锁相环的模型建立与分析
    3.2 COT控制Buck变换器的模型与分析
        3.2.1 COT控制Buck变换器的模型建立
        3.2.2 系统的补偿设计
    3.3 本章小结
第四章 基于PLL调制的Buck变换器设计
    4.1 时钟同步PLL电路
        4.1.1 鉴频鉴相器
        4.1.2 电荷泵
        4.1.3 振荡器
        4.1.4 时钟选择电路
        4.1.5 RT电流产生电路
        4.1.6 分频器电路
        4.1.7 PLL整体电路仿真
    4.2 频率同步PLL电路
        4.2.1 T_ON
VOUT电路
        4.2.2 T_ON产生电路
    4.3 整体电路的仿真
        4.3.1 仿真电路设计
        4.3.2 上电过程仿真
        4.3.3 负载阶跃仿真
        4.3.4 调整率仿真
    4.4 整体电路的测试
        4.4.1 版图设计
        4.4.2 测试版设计
        4.4.3 测试分析
    4.5 本章小结
第五章 基于PLL调制的Buck控制器设计
    5.1 整体电路结构
    5.2 DCR电流采样电路设计
    5.3 整体电路仿真
        5.3.1 上电过程仿真
        5.3.2 负载阶跃仿真
    5.4 本章小结
第六章 总结与展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间取得的成果



本文编号：3812384