本文關鍵詞：高效率PWM控制電流型DC-DC升壓轉換電路的研究

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【摘要】：如今,可移動電子設備已廣泛應用到生活領域和工業(yè)領域之中,電源集成電路作為電子設備技術發(fā)展的前提已成為整個集成電路研究的熱點。大多數(shù)可移動電子設備采用電池對設備進行供電,由于某些可移動電子設備所需要的充電電壓遠高于電池的供電電壓,這為集成升壓轉換電路提供了廣闊的市場需求。論文主要研究了一款高效率PWM控制電流型DC-DC升壓轉換電路。首先介紹了DC-DC升壓轉換電路的基本工作原理和控制方式。其次,為了穩(wěn)定輸出電壓,論文采用了PWM調制及峰值電流采樣技術。再次,集成功率開關管于芯片內部,減小DC-DC轉換電路外部分立元件個數(shù)及整體電路面積,有利于降低整體電路的功耗。最后據(jù)此設計了本論文DC-DC升壓轉換電路的系統(tǒng)構架。接著,基于轉換電路功率損耗的深度分析,對同步整流、過零檢測、低功耗帶隙基準和低功耗電流檢測放大電路進行了設計和優(yōu)化,大大提高了整體電路的轉換效率。另外,為了避免不適宜的工作環(huán)境對DC-DC升壓轉換電路可能造成的損害,論文還設計了包括欠壓鎖存、過溫保護和軟啟動在內的保護電路用于提高芯片的使用壽命。本論文所設計的保護電路具有以下功能:當升壓轉換電路出現(xiàn)輸入電壓過低或溫度過高時,欠壓鎖存或過溫保護電路輸出控制電平使整個電路停止工作;在啟動時,軟啟動模塊鉗位升壓轉換電路輸出端電壓,以避免電路輸出端的浪涌電流對電路造成損害。同時,本論文還設計了匹配性良好、噪聲干擾小、結構緊湊的轉換電路版圖。綜上所述,本論文DC-DC升壓轉換電路具有轉換效率高、響應速度快、輸出電壓精度高、啟動過程浪涌電流小等優(yōu)點。本論文DC-DC升壓轉換電路采用新唐科技公司的0.35μm的BCD工藝實現(xiàn),采用Spcetre仿真器進行電路仿真,及采用Virtuoso和Calibre軟件完成版圖設計與驗證。仿真結果表明當輸入在2.5~5.5V在范圍內,轉換電路能穩(wěn)定輸出電壓至12.6V,同時電路系統(tǒng)具有0.933%的電源調整率(Supply Regulation)、2.46(%/A)的負載調整率(Load Regulation)、20mV以內的輸出紋波電壓(Ripple Voltage)、91%的最高轉換效率(conversion efficiency),設計的DC-DC升壓轉換電路達到了高效率的性能指標要求。
【關鍵詞】：DC-DC升壓轉換電路 高效率 同步整流 電流模式
【學位授予單位】：電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TM46;TN86
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 緒論10-16
• 1.1 開關電源的背景與意義10-12
• 1.2 開關電源的國內外發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢12-14
• 1.3 論文的內容與安排14-16
• 第二章 DC-DC升壓轉換電路的工作原理和控制方式16-27
• 2.1 DC-DC升壓轉換電路的基本組成和工作原理16-20
• 2.2 DC-DC升壓轉換電路的調制方法20-24
• 2.2.1 PWM調制20-24
• 2.2.2 PFM調制24
• 2.2.3 混合調制24
• 2.3 DC-DC升壓轉換電路的指標24-26
• 2.4 本章小結26-27
• 第三章 DC-DC升壓轉換電路的效率研究與高效率電路設計27-51
• 3.1 DC-DC升壓轉換電路的框架結構設計27-29
• 3.2 轉換電路功率損耗因素分析29-33
• 3.2.1 靜態(tài)損耗30
• 3.2.2 導通損耗30-31
• 3.2.3 開關損耗31-32
• 3.2.4 與時序相關的損耗32-33
• 3.3 提高DC-DC轉換電路的電源效率的電路設計33-49
• 3.3.1 同步整流電路33-39
• 3.3.2 過零檢測電路39-41
• 3.3.3 低功耗的帶隙基準電路41-47
• 3.3.4 低功耗的電流檢測放大電路47-49
• 3.4 本章小結49-51
• 第四章 DC-DC升壓轉換電路的其他子電路與仿真51-64
• 4.1 欠壓鎖存電路51-54
• 4.2 過溫保護電路54-56
• 4.3 軟啟動電路56-60
• 4.4 整體仿真60-63
• 4.4.1 電源調整率60-61
• 4.4.2 負載調整率61
• 4.4.3 輸出電壓紋波61-62
• 4.4.4 轉換效率62-63
• 4.5 本章小結63-64
• 第五章 DC-DC升壓轉換電路的版圖設計64-69
• 5.1 數(shù)字電路的設計64-65
• 5.2 模擬電路的設計65-68
• 5.2.1 帶隙基準電壓模塊66
• 5.2.2 匹配66-67
• 5.2.3 保護環(huán)67
• 5.2.4 其他模塊67-68
• 5.3 整體版圖68
• 5.4 本章小結68-69
• 第六章 結論與展望69-71
• 6.1 工作總結69-70
• 6.2 展望70-71
• 致謝71-72
• 參考文獻72-75
• 攻讀碩士期間取得的研究成果75-76

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本文編號：1123215