近年來,便攜式設備如手機、平板、智能手表等的市場不斷增加。而隨著各種便攜設備性能的不斷更新?lián)Q代,對電源也提出了越來越高的要求。相對于模擬控制的電源芯片,數(shù)字控制DC-DC更容易內(nèi)嵌進各種SoC芯片中,從而達到高集成度的要求。在設計和使用中,數(shù)字控制DC-DC調(diào)試和監(jiān)測更加靈活,并且可以顯著減小控制系統(tǒng)分立器件的數(shù)量,改善系統(tǒng)可靠性。相比定頻PWM控制,變工作頻率的COT(Constant On Time)控制可以實現(xiàn)更快的響應速度,以及更高的輕負載效率,因此得到了廣泛應用,但數(shù)字COT控制相對研究較少。本文設計了一種基于數(shù)字COT控制Buck變換器。在數(shù)字電源芯片的設計中,ADC是連接模擬采樣和數(shù)字控制的橋梁,因此ADC架構選擇和電路設計至關重要。為解決量化精度和采樣范圍之間的矛盾,本文提出了DAC設置基準電壓,并結(jié)合PGA和差分ADC的技術方案。PGA(Programmable Gain Amplifier)的設計基于帶有共模負反饋的全差分運算放大器,差分ADC采用異步SAR結(jié)構,精度為7.8125mV,最大采樣率為10Msps,功耗低至9mW。本文所設計的ADC基于0.18μm C...

【文章頁數(shù)】：90 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 選題背景與研究意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢
    1.3 本文的工作內(nèi)容及結(jié)構安排
第二章 BUCK開關變換器基本原理
    2.1 BUCK變換器的工作模式
        2.1.1 連續(xù)導通模式CCM
        2.1.2 不連續(xù)導通模式DCM
    2.2 BUCK變換器的數(shù)字控制方式
        2.2.1 脈沖寬度調(diào)制PWM控制
        2.2.2 電流模COT控制模式
        2.2.3 V²COT控制模式
        2.2.4 電壓控制模式
    2.3 數(shù)字控制中的特殊效應
        2.3.1 量化效應
        2.3.2 極限環(huán)效應
        2.3.3 量化效應對極限環(huán)效應的抑制效應
    2.4 本章小結(jié)
第三章 數(shù)字COT控制DC-DC變換器設計
    3.1 數(shù)字COT控制DC-DC變換器整體架構設計
    3.2 模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC設計
        3.2.1 ADC原理介紹
        3.2.2 可編程增益誤差放大器PGA
        3.2.3 DAC設計
        3.2.4 比較器設計
        3.2.5 時序邏輯設計
        3.2.6 可編程誤差放大器仿真
        3.2.7 模數(shù)轉(zhuǎn)換器仿真和測試
    3.3 電感電流檢測模塊設計
        3.3.1 DCR電流采樣
        3.3.2 數(shù)字電流采樣設計
    3.4 數(shù)字補償網(wǎng)絡設計
        3.4.1 谷值電流模COT的傳輸函數(shù)分析
        3.4.2 數(shù)字補償網(wǎng)絡設計
    3.5 輸入輸出電壓量化
    3.6 數(shù)字比較器設計
    3.7 本章小結(jié)
第四章 數(shù)字COT控制DC-DC變換器仿真
    4.1 基于SIMULINK的數(shù)字COT控制DC-DC變換器仿真
        4.1.1 Buck變換器拓撲模型
        4.1.2 ADC&DAC模型
        4.1.3 數(shù)字電流采樣建模與仿真驗證
        4.1.4 量化效應的仿真
        4.1.5 數(shù)字DC-DC變換器整體仿真
    4.2 基于AMS平臺的整體混合仿真驗證
        4.2.1 混合仿真電路搭建
        4.2.2 混合仿真結(jié)果及分析
    4.3 本章小結(jié)
第五章 總結(jié)與展望
致謝
參考文獻
攻讀碩士學位期間取得的成果



本文編號：3742420