【摘要】：開關(guān)電源IC芯片廣泛用于電池供電的便攜式電子產(chǎn)品之中,為不同的電路模塊提供不同的變壓調(diào)節(jié)。隨著集成電路的發(fā)展以及市場對產(chǎn)品功能的多樣化要求,電子產(chǎn)品中集成的芯片種類和數(shù)量增多。為了滿足多種芯片的不同供電需求,所需用于變壓調(diào)節(jié)的電路模塊增多,由此產(chǎn)生了嚴峻地功耗問題和面積問題。因此,目前開關(guān)電源IC芯片發(fā)展的整體趨勢是更高的轉(zhuǎn)換效率和更小的面積。電子產(chǎn)品在使用過程中經(jīng)常處于待機狀態(tài),開關(guān)電源電路發(fā)生空轉(zhuǎn)而造成能量浪費。這些能量主要來自于變換器的靜態(tài)電流,所以對具有極低靜態(tài)電流的變換器研究具有重要的意義。本文首先闡述了BOOST型變換器的基礎(chǔ)理論知識,著重分析了變換器的功耗構(gòu)成和不同調(diào)制類型的BOOST型變換器架構(gòu)。在此基礎(chǔ)上,提出了兩種模式混合調(diào)制的BOOST型變換器架構(gòu)。其次,建立了遲滯電流模(Hysteresis Current Mode,HCM)調(diào)制的BOOST型變換器的開環(huán)模型,并根據(jù)SIMULINK軟件進行了補償設(shè)計。最后,基于Dongbu 0.18μm BCD工藝,搭建了本文所提出的變換器的模塊電路,對整體電路的功能進行了仿真和分析。本文提出了一種利用HCM和可控脈沖模式(Burst Mode,BM)混合調(diào)制(HCM-BM)的BOOST型變換器的架構(gòu)。該架構(gòu)控制電路簡單,因此能夠縮小芯片的面積。在大負載條件下,變換器工作在HCM下,具有較低的輸出電壓紋波;在輕載條件下,變換器進入到BM,具有較高的轉(zhuǎn)換效率,并能夠觸發(fā)休眠模式,降低變換器的靜態(tài)電流。該變換器兼顧了在不同的負載區(qū)間工作時對性能的不同要求。在休眠模式下,變換器依靠基準電壓產(chǎn)生電路、一個低功耗比較器和一些邏輯電路監(jiān)測輸出電壓的變化,其他電路模塊則處于掉電狀態(tài),因而具有低達11μA的靜態(tài)電流。本文設(shè)計了自適應(yīng)調(diào)制模式切換電路。該電路能夠快速反應(yīng)負載的變化,幫助變換器進入對應(yīng)的調(diào)制模式。本文對HCM-BM調(diào)制變換器和HCM調(diào)制變換器進行了效率對比仿真。仿真結(jié)果表明本文提出的變換器在輕載下相較于傳統(tǒng)的HCM變換器效率最大能提高33%,同時它可以在50μA負載下實現(xiàn)高達75%的效率。
【圖文】：

第三章 HCM-BM 混合調(diào)制 BOOST 系統(tǒng)設(shè)計與分析 121o f CCREF EAV R f CRD V G (3-21 21 12CC CC CR CR CC CR R (3-33.3.2 行為級仿真對于 BOOST 型變換器而言，在進行具體的晶體管級電路搭建之前，必須先進統(tǒng)設(shè)計及其行為級仿真。根據(jù)變換器的功能要求和技術(shù)指標要求，并在行為級仿配合下，能夠確定系統(tǒng)中的相關(guān)參數(shù)以及控制環(huán)路的具體實現(xiàn)形式，有助于加深人員對系統(tǒng)的理解和認知。

50的設(shè)計要求。圖5.2 全周期電感電流采樣電路仿真波形5.1.3 帶隙基準電路本文所設(shè)計的帶隙基準電路能夠提供大約為 1.2V 的較為穩(wěn)定的基準電壓。圖 5.3給出了基準電壓隨溫度變化的曲線圖。對該基準電壓進行了從-35 C 到 75 C 的溫度掃描仿真，在 4.96 C 具有最大值 1.19895 V，，在 75 C 具有最小值 1.19842 V。因此該帶隙基準電路的溫漂大約為 4.02 ppm。圖5.3 帶隙基準的溫度特性曲線仿真圖5.1.4 遲滯窗口產(chǎn)生電路遲滯窗口電路旨在為電感電流采樣信號提供差值恒定的兩條邊帶信號。圖 5.4 和
【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TM46

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本文編號：2707127