5G和AI智能技術(shù)的普及促進(jìn)了智慧醫(yī)療、智慧家居和智慧交通等產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,進(jìn)一步提高人類的生活品質(zhì),這些電子信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展離不開開關(guān)電源的發(fā)展。隨著人們不斷追求綠色可持續(xù)發(fā)展的理念,這也推動(dòng)著開關(guān)電源向著高頻化、高效化的方向發(fā)展。本文主要進(jìn)行恒定導(dǎo)通時(shí)間控制(Constant On Time,COT)控制Buck變換器的高頻化研究。首先,通過描述函數(shù)法分別對(duì)鎖相環(huán)(Phase Locked Loop,PLL)調(diào)制的電流模COT控制Buck變換器和RBCOT(Ripple-Based Constant On-Time,RBCOT)控制Buck變換器進(jìn)行小信號(hào)建模,分析其環(huán)路穩(wěn)定性,并給出環(huán)路補(bǔ)償方案。接著,從超窄脈寬技術(shù)、環(huán)路延時(shí)對(duì)帶寬的影響、頻率漂移、效率優(yōu)化以及振鈴等幾個(gè)方面分析了Buck高頻化的關(guān)鍵技術(shù)。最后,基于上述研究設(shè)計(jì)了兩款高頻COT控制Buck變換器本文基于0.18μm BCD工藝,設(shè)計(jì)一款基于PLL調(diào)制的COT控制高頻Buck變換器,通過PLL實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)Buck的導(dǎo)通時(shí)間保持頻率恒定和擴(kuò)展變換器支持多相級(jí)聯(lián)。本文完成了芯片的系統(tǒng)架構(gòu)、工作和保護(hù)邏輯設(shè)定,采用R3D優(yōu)化了功率...

【文章頁數(shù)】：135 頁

【學(xué)位級(jí)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 COT控制Buck變換器的發(fā)展現(xiàn)狀
    1.3 本文主要工作及組織架構(gòu)
第二章 Buck變換器的基礎(chǔ)理論和建模方法
    2.1 Buck變換器的工作原理
        2.1.1 連續(xù)導(dǎo)電模式CCM
        2.1.2 非連續(xù)導(dǎo)電模式DCM
        2.1.3 臨界導(dǎo)電模式BCM
    2.2 Buck變換器的控制模式
        2.2.1 PWM控制模式
        2.2.2 遲滯控制模式
        2.2.3 COT控制模式
    2.3 Buck變換器的建模方法
        2.3.1 平均開關(guān)模型
        2.3.2 離散時(shí)間模型和采樣模型
        2.3.3 Ridley模型
        2.3.4 描述函數(shù)法
    2.4 本章小結(jié)
第三章 COT控制Buck變換器的小信號(hào)建模
    3.1 基于PLL調(diào)制的COT控制Buck變換器建模
        3.1.1 工作原理
        3.1.2 COT控制Buck變換器建模
        3.1.3 PLL環(huán)路建模
        3.1.4 環(huán)路穩(wěn)定性分析
    3.2 RBCOT控制Buck變換器建模
    3.3 本章小結(jié)
第四章 高頻Buck變換器的關(guān)鍵技術(shù)研究
    4.1 超窄脈寬技術(shù)以及環(huán)路延時(shí)控制
        4.1.1 超窄脈寬技術(shù)
        4.1.2 高速電流采樣電流
    4.2 高頻COT控制Buck變換器的頻率漂移
    4.3 高頻化Buck的效率優(yōu)化
        4.3.1 Buck變換器的損耗優(yōu)化
        4.3.2 Buck的 DCM振鈴問題
    4.4 本章小結(jié)
第五章 基于PLL調(diào)制的COT控制高頻Buck變換器設(shè)計(jì)
    5.1 整體系統(tǒng)設(shè)計(jì)
        5.1.1 整體電路框架
        5.1.2 啟動(dòng)和保護(hù)邏輯
        5.1.3 系統(tǒng)的環(huán)路設(shè)計(jì)
    5.2 關(guān)鍵子模塊設(shè)計(jì)與仿真
        5.2.1 ICOMP高速比較器
        5.2.2 反流比較器
        5.2.3 UVOV保護(hù)電路
        5.2.4 SW電平轉(zhuǎn)換電路
    5.3 版圖設(shè)計(jì)
        5.3.1 版圖布局
        5.3.2 功率級(jí)隔離優(yōu)化
        5.3.3 R3D優(yōu)化功率管
    5.4 整體電路仿真
        5.4.1 整體仿真電路
        5.4.2 整體仿真結(jié)果
    5.5 整體電路測(cè)試
        5.5.1 芯片測(cè)試平臺(tái)
        5.5.2 測(cè)試結(jié)果
    5.6 本章小結(jié)
第六章 基于SCOVP技術(shù)高頻率穩(wěn)定度的Buck變換器設(shè)計(jì)
    6.1 整體系統(tǒng)設(shè)計(jì)
    6.2 子模塊設(shè)計(jì)與仿真
        6.2.1 具有輸出電壓預(yù)測(cè)功能的OST產(chǎn)生電路
        6.2.2 輸入過壓保護(hù)電路
        6.2.3 死區(qū)時(shí)間控制電路設(shè)計(jì)
    6.3 整體電路仿真
        6.3.1 整體仿真電路
        6.3.2 整體仿真結(jié)果
    6.4 本章小結(jié)
第七章 總結(jié)與展望
致謝
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間取得的成果



本文編號(hào)：3965198