本文關鍵詞：一款高效同步降壓型DC-DC轉換器XD38873的研究與設計

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【摘要】：進入21世紀以來,隨著社會的進步,高新科技飛速發(fā)展,這在極大程度上方便了人們的生活,人們對生活品質的追求越來越高,更加促進了便攜式電子產(chǎn)品市場的急速發(fā)展。具有高效率、低成本,高集成度等優(yōu)異性能的開關電源已成為便攜式電子產(chǎn)品的主流結構。本文基于該背景設計了一款高效同步降壓型DC-DC轉換器芯片XD38873。本論文首先介紹了本課題的研究意義,電源管理IC的發(fā)展現(xiàn)狀以及其未來的發(fā)展趨勢。然后詳細介紹了DC-DC轉換器相關的基本理論,包括三種拓撲結構和原理分析。由于XD38873是一款降壓型轉換器,所以后續(xù)對Buck型DC-DC轉換器做了詳細分析,并介紹了芯片中所用到的同步整流技術和斜坡補償技術。隨后,對芯片XD38873的電氣特性和系統(tǒng)結構進行了分析,針對拓撲結構中主要器件的選擇作了詳細介紹。而后給出了芯片部分子模塊電路的設計原理分析以及仿真與驗證。最后介紹了XD38873芯片的版圖設計,完成了整個電路的仿真分析,并全面驗證了該芯片的設計指標。本文設計的高效同步降壓型DC-DC轉換器采用同步整流技術,使用MOS管作為同步續(xù)流管,取代了先前的肖特基二極管作為續(xù)流管,有效解決降壓型DC-DC轉換器在輕載情況下效率低下的問題,在全負載范圍內(nèi)效率最高可以達到95%。芯片XD38873負載異常時采用了變頻技術,在振蕩器模塊中添加了檢測輸出信號變化的判斷電路,一旦芯片處于短路或者過載時,判斷電路起作用,及時降低系統(tǒng)頻率。與此同時,芯片在短路異常時,還可以觸發(fā)HICCUP模式,對芯片進行保護,直到異常移除。芯片XD38873采用EN引腳復用技術,通過EN引腳既可以控制芯片的使能開關,也可以同步外部的時鐘信號,這樣很大程度上擴大了芯片的應用范圍。芯片內(nèi)部設置了軟啟動模塊,防止芯片在啟動過程中出現(xiàn)浪涌電流及過沖電壓對系統(tǒng)造成損害。XD38873轉換器芯片擁有自己的PG(Power Good)模塊,可以指示電源電量是否夠用,一旦電量不足,芯片可以給出指示,以方便用戶使用。芯片具有過流,過壓,短路,過零,過溫等保護模塊,保證了芯片正常工作的可靠性和安全性。該電路的整體設計基于0.5μm BCD工藝,采用Cadence軟件對芯片進行了仿真與驗證。仿真結果表明,芯片各項指標都能滿足設計要求,性能穩(wěn)定。基于以上的設計與驗證,設計了芯片XD38873的版圖,芯片版圖的設計非常重要,保證了設計者所設計的功能得以真正實現(xiàn)。
【關鍵詞】：降壓型DC-DC 同步整流 高效率
【學位授予單位】：西安電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TM46
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 符號對照表11-12
• 縮略語對照表12-15
• 第一章 緒論15-21
• 1.1 課題研究意義15-16
• 1.2 電源管理技術的發(fā)展歷程16-17
• 1.3 電源管理技術的發(fā)展趨勢17-19
• 1.4 論文研究內(nèi)容與章節(jié)安排19-21
• 第二章 DC-DC轉換器基本原理21-43
• 2.1 DC-DC轉換器的基本結構及原理21-27
• 2.2 Buck型DC-DC轉換器的工作模式及控制原理27-37
• 2.3 同步整流技術和斜坡補償原理37-43
• 第三章 XD38873系統(tǒng)原理43-53
• 3.1 芯片架構設計43-49
• 3.2 Buck型DC-DC轉換器的主要性能指標49-50
• 3.3 外圍器件的選擇50-53
• 第四章 XD38873子模塊設計與仿真53-71
• 4.1 帶隙基準電壓源的工作原理53-58
• 4.2 振蕩器產(chǎn)生模塊58-62
• 4.3 過溫保護模塊62-65
• 4.4 欠壓保護模塊65-67
• 4.5 使能模塊67-71
• 第五章 芯片的版圖布局以及整體的仿真驗證71-79
• 5.1 芯片的版圖布局71-72
• 5.2 系統(tǒng)效率仿真72-74
• 5.3 輸出電壓線性調(diào)整率仿真74
• 5.4 負載調(diào)整率仿真74-75
• 5.5 峰值電流隨占空比變化曲線仿真75-76
• 5.6 輸出電壓紋波仿真76
• 5.7 系統(tǒng)輸出電壓隨負載跳變的變化情況76-77
• 5.8 系統(tǒng)啟動和關斷仿真77-78
• 5.9 系統(tǒng)HICCUP模式78-79
• 結束語79-81
• 參考文獻81-85
• 致謝85-87
• 作者簡介87-88

【參考文獻】

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本文編號：1065478