本文關(guān)鍵詞：一款同步恒流恒壓控制的降壓型變換器的研究與設(shè)計(jì)

  更多相關(guān)文章： 開(kāi)關(guān)電源 恒流恒壓 降壓型 DC-DC

【摘要】：隨著電子電力技術(shù)的迅猛發(fā)展,便攜式手持式設(shè)備種類(lèi)和數(shù)量的日益增多,集成化電源管理系統(tǒng)已經(jīng)在通信,電子計(jì)算機(jī),消費(fèi)類(lèi)電子產(chǎn)品等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用,移動(dòng)終端的電源管理系統(tǒng)集成化程度越來(lái)越高。高頻化、小型化、集成化已經(jīng)成為未來(lái)電源管理芯片的主要發(fā)展趨勢(shì),如何在大范圍、大波動(dòng)輸入電壓條件下保持穩(wěn)定工作、輸出紋波小、對(duì)負(fù)載變化及時(shí)反應(yīng)并作出相應(yīng)調(diào)整和保證開(kāi)關(guān)電源在降低自身功耗的同時(shí)提高其轉(zhuǎn)換率的要求已成為芯片研究與設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。本論文在深入分析了Buck型DC-DC開(kāi)關(guān)電源轉(zhuǎn)換器的工作原理、調(diào)制模式、電流環(huán)的穩(wěn)定性以及電壓環(huán)路頻率補(bǔ)償?shù)确矫娴幕A(chǔ)上設(shè)計(jì)了一款同步恒流恒壓控制的降壓型DC-DC變換器芯片。該芯片的輸入電壓范圍為8.5~36V,典型值為12V,輸出電壓范圍為1.2~28V,典型值為5V,最大負(fù)載電流高達(dá)9.6A,采用225kHz的固定開(kāi)關(guān)頻率,采用同步整流技術(shù),芯片外部連接N型功率開(kāi)關(guān)管和N型續(xù)流管,簡(jiǎn)化了系統(tǒng)內(nèi)部電路的設(shè)計(jì),減小了驅(qū)動(dòng)損耗和導(dǎo)通損耗同時(shí)減小了芯片面積。論文提出了一種新穎的恒流啟動(dòng)控制電路,通過(guò)外掛電阻控制輸出電流,與傳統(tǒng)啟動(dòng)電路相比啟動(dòng)時(shí)間短,電感電流在幾個(gè)周期內(nèi)快速上升至恒定峰值,維持恒流充電,輸出電壓快速上升,因此有效保證了啟動(dòng)過(guò)程中的帶載能力。該芯片采用PWM/PFM混合調(diào)制模式,當(dāng)輸出電流較大時(shí)芯片處于PWM調(diào)制模式,當(dāng)輸出電流較小時(shí)芯片進(jìn)入PFM模式,在此模式下,當(dāng)芯片進(jìn)入休眠模式時(shí),關(guān)斷芯片大部分模塊,僅保留基本的模塊以減小靜態(tài)功耗,提高芯片輕載時(shí)的效率。芯片內(nèi)部具有可以把輸入電壓轉(zhuǎn)化為芯片內(nèi)部需要的5V電壓的預(yù)調(diào)制電路,還集成了過(guò)溫保護(hù)、過(guò)壓保護(hù)、欠壓關(guān)斷等保護(hù)模塊,提高了工作效率。正常工作條件下轉(zhuǎn)換效率可達(dá)94%,從而節(jié)約成本同時(shí)減小了額外的花費(fèi)。本文提出的同步恒流恒壓控制的降壓型變換器采用0.35μm標(biāo)準(zhǔn)BCD工藝,在Cadence軟件平臺(tái)下,利用Spectre仿真環(huán)境在不同的工藝角和不同的環(huán)境溫度下對(duì)所設(shè)計(jì)的芯片子模塊以及系統(tǒng)整體功能完成了仿真驗(yàn)證。從仿真結(jié)果來(lái)看,很好地實(shí)現(xiàn)了恒流控制功能。此款芯片適用于車(chē)載充電器/適配器、便攜式充電設(shè)備、通用CC/CV充電應(yīng)用等方面。目前該芯片已完成流片,正在進(jìn)行測(cè)試。
【關(guān)鍵詞】：開(kāi)關(guān)電源 恒流恒壓 降壓型 DC-DC
【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TM46
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 符號(hào)對(duì)照表11-13
• 縮略語(yǔ)對(duì)照表13-16
• 第一章 緒論16-20
• 1.1 論文的研究背景及意義16-17
• 1.2 開(kāi)關(guān)電源的介紹17-19
• 1.3 論文的主要工作與章節(jié)安排19-20
• 第二章 DC-DC變換器原理概述20-32
• 2.1 Buck型DC-DC變換器的工作模式20-24
• 2.1.1 電流連續(xù)導(dǎo)通模式20-22
• 2.1.2 電流不連續(xù)導(dǎo)通模式22-24
• 2.2 DC-DC變換器的調(diào)制模式24-25
• 2.3 Buck型DC-DC變換器的控制方式25-28
• 2.3.1 電壓型PWM控制方式25-26
• 2.3.2 電流型PWM控制方式26-28
• 2.4 Buck型DC-DC變換器的功耗分析28-32
• 第三章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)及整體框架32-46
• 3.1 同步整流技術(shù)32-34
• 3.2 環(huán)路穩(wěn)定性分析34-39
• 3.2.1 電流環(huán)穩(wěn)定性分析及斜坡補(bǔ)償34-36
• 3.2.2 電壓環(huán)穩(wěn)定性分析36-39
• 3.3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)39-42
• 3.3.1 芯片的整體描述39-40
• 3.3.2 芯片應(yīng)用與引腳定義40-41
• 3.3.3 系統(tǒng)性能框圖和工作原理41-42
• 3.4 恒流啟動(dòng)原理42-46
• 第四章 關(guān)鍵子模塊設(shè)計(jì)與仿真46-64
• 4.1 帶隙基準(zhǔn)模塊46-50
• 4.1.1 工作原理46-47
• 4.1.2 電路設(shè)計(jì)47-50
• 4.1.3 仿真分析50
• 4.2 誤差放大器50-54
• 4.2.1 工作原理50-51
• 4.2.2 電路設(shè)計(jì)51-53
• 4.2.3 仿真分析53-54
• 4.3 電流采樣和斜坡補(bǔ)償電路54-58
• 4.3.1 電流采樣工作原理54-55
• 4.3.2 電流采樣電路設(shè)計(jì)55-57
• 4.3.3 斜坡補(bǔ)償電路設(shè)計(jì)57-58
• 4.3.4 仿真分析58
• 4.4 保護(hù)電路58-64
• 4.4.1 過(guò)溫保護(hù)電路設(shè)計(jì)58-61
• 4.4.2 過(guò)溫保護(hù)仿真分析61
• 4.4.3 欠壓保護(hù)電路設(shè)計(jì)61-64
• 第五章 整體電路仿真與版圖設(shè)計(jì)64-74
• 5.1 整體電路仿真64-70
• 5.1.1 整體仿真電路圖64
• 5.1.2 整體功能仿真波形64-68
• 5.1.3 外圍器件的選擇68-70
• 5.2 芯片版圖設(shè)計(jì)70-74
• 5.2.1 版圖設(shè)計(jì)過(guò)程與規(guī)則70-71
• 5.2.2 子模塊的版圖設(shè)計(jì)71-73
• 5.2.3 整體版圖設(shè)計(jì)73-74
• 第六章 總結(jié)與展望74-76
• 參考文獻(xiàn)76-80
• 致謝80-82
• 作者簡(jiǎn)介82-83

【相似文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：993454