現(xiàn)代社會對于電子產(chǎn)品的需求不斷擴(kuò)大,對電子產(chǎn)品性能的要求也不斷提高,隨著板級系統(tǒng)的集成密度越來越大,對各個功能模塊之間抗干擾的要求也越來越高,尤其電源模塊。模塊小型化要求寬范圍的降壓變換器（BUCK）,一個完整的BUCK變換器包括控制環(huán)路和功率級電路。控制方式上,恒定導(dǎo)通時間控制（Contast On Time,COT）控制以其輕載效率高,瞬態(tài)響應(yīng)快的優(yōu)勢被越來越多的應(yīng)用在各種電源產(chǎn)品中,但由于COT控制的頻率穩(wěn)定性較差,使其成為應(yīng)用中的難點(diǎn)。因此自適應(yīng)恒定導(dǎo)通時間控制（Adaptive Contast On Time,ACOT）的研究極為重要�；贏COT的紋波控制COT（RBCOT）和電流模COT是應(yīng)用較為廣泛的兩種方式。這兩種方式在電路實(shí)現(xiàn)層面的難點(diǎn)主要是電流采樣方案和內(nèi)部供電電路以及驅(qū)動模塊。此外針對RBCOT存在的穩(wěn)定性和輸出電壓精度的問題,本文也提出了具體解決方案。在BUCK功率級設(shè)計中,電感的選擇以及功率級建模及其重要。本文首先從BUCK功率級原理講起,從物理和數(shù)學(xué)上嚴(yán)格推導(dǎo)BUCK電路的原理,以及輸入輸出電壓與占空比的關(guān)系。在功率級參數(shù)的設(shè)計中電感取值至關(guān)重要,電感的磁... 

【文章來源】：電子科技大學(xué)四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

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【學(xué)位級別】：碩士

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AO2T電流模BUCK轉(zhuǎn)換器

電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文16圖2-8磁芯材料的B/H回線當(dāng)磁通密度很大，B/H斜率接近0時，電感相當(dāng)于一條導(dǎo)線，阻抗為零。此時會損壞功率管。磁芯損耗與Bmax的2.7次方成正比，因此，峰值磁通密度不能過大。另外，磁芯損耗還與頻率的1.7次方成正比，所以在高頻時，若想通過提高峰值磁通密度來減小電感體積的話，反而會帶來更大的溫升，更高的損耗。電感器除了有磁芯損耗，還有銅損。銅損與繞線的集膚效應(yīng)和臨近效應(yīng)有關(guān)，為降低這兩種效應(yīng)帶來的損耗，電感的繞線我們一般選擇多股細(xì)線并聯(lián)的形式。2.1.2.3磁芯飽和特性此處，我們應(yīng)區(qū)別電感和扼流圈在設(shè)計上的不同。一般所說的電感，是不能承受大的直流電流的，也不能承受大的功率，只起到信號處理和濾波的作用。比如共模電感器，差模電感器，信號濾波器，去耦電感等等，設(shè)計這種類型的電感，相對比較簡單，不用考慮磁芯飽和的問題。而對于電源設(shè)計中常用的起儲能作用的大電感，我們一般稱之為扼流圈。扼流圈不僅要承受交流電流，更要承受較大直流電流，而一旦直流電流過大，電感就會飽和。就如圖2-8所示，橫軸H代表磁場強(qiáng)度，其表達(dá)式如公式(2-44)所示：0.4NIHl=(2-44)其中，H為磁場強(qiáng)度，N為匝數(shù)，l為磁芯的磁路長度，I為繞組中的直流偏置電流。當(dāng)電流達(dá)到一定程度，B/H回線的橫軸的偏置點(diǎn)就會變大，當(dāng)曲線斜率為零時，電感值降為0，功率管損壞。從圖2-9中我們也可以看出，若偏置電流過大，為了防止磁芯飽和，就要降低曲線斜率，可以選擇低磁導(dǎo)率的磁芯材料或

電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文18化，就要充分了解不同控制模式的基本原理，環(huán)路設(shè)計以及電路設(shè)計難點(diǎn)。本小節(jié)會分別介紹幾種控制方式的優(yōu)缺點(diǎn)，重點(diǎn)講述實(shí)現(xiàn)COT偽恒頻控制的幾種方法。2.2.1電壓模圖2-9電壓�？刂齐娐穲D2-9為PWM電壓控制模式的拓?fù)潆娐�，該模式采用電壓串�?lián)負(fù)反饋，首先，反饋電壓和基準(zhǔn)電壓的差值被誤差放大器放大，與一個時鐘頻率同步的三角波比較產(chǎn)生PWM信號，控制上下管的開啟關(guān)斷時間[33]。當(dāng)負(fù)載跳變時，輸出電壓發(fā)生變化，誤差放大器輸出電壓VC發(fā)生變化，占空比發(fā)生變化，從而完成環(huán)路的閉環(huán)控制。電壓模式的實(shí)現(xiàn)電路較為簡單，但是由于誤差放大器的輸出是一個緩慢信號，所以在負(fù)載跳變以及VIN跳變時環(huán)路不能對信號變化做出快速響應(yīng)，導(dǎo)致輸出電壓會有很大的過沖。電壓模的傳遞函數(shù)如公式(2-46)所示：()()()()1()()()()fbcoutsfbvdsoutfbcmVsVsdsVsTHGAVsVsVsdsV==(2-46)其中，fbH為輸出端的電阻分壓比例，為一個小余1的常數(shù)，mV為三角波的峰峰值，vdG為輸出電壓到占空比的傳遞函數(shù)，如公式(2-47)所示：21()1outesrvdINoutLsCRGsVLssLCR+=++(2-47)

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]一種適用于低ESR應(yīng)用的高精度RBCOT環(huán)路[J]. 賈麗偉,辛楊立,梁華,馮捷斐,徐俊,明鑫,王卓,張波.  微電子學(xué). 2020(02)
[2]一種用于電流模Buck變換器的電流采樣電路[J]. 辛楊立,王卓,賈麗偉,梁華,范子威,張志文,明鑫,張波.  微電子學(xué). 2019(02)

碩士論文
[1]適用于快速/高精度DC-DC變換器的環(huán)路研究與設(shè)計[D]. 李天生.電子科技大學(xué) 2017



本文編號：3237044