本文關(guān)鍵詞：多通道同步整流型DC-DC變換器的設(shè)計(jì)與研究

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【摘要】：隨著便攜式產(chǎn)品的快速普及,電源管理芯片的研究與設(shè)計(jì)受到越來越多的重視,DC-DC變換器較其他類型的電源管理芯片而言,有體積小、效率高、輕便等優(yōu)勢,其具有很好的應(yīng)用前景。在高精度、高頻率、高效率的DC-DC變換器中,國外的技術(shù)水平領(lǐng)先國內(nèi)很多,因此研究高性能的DC-DC變換器很有價(jià)值。本論文研究的是多通道同步整流型DC-DC變換器,將三通道(兩個(gè)Buck、一個(gè)Boost)變換器單片集成,開關(guān)功率管與整流功率管外置,實(shí)現(xiàn)高集成度和小芯片面積。在系統(tǒng)穩(wěn)定性方面,本論文分別對電流環(huán)路和電壓環(huán)路的不穩(wěn)定性及補(bǔ)償電路結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究與設(shè)計(jì)。在電流環(huán)路中,防止在占空比大于50%時(shí),電感電流發(fā)生振蕩,采用斜坡補(bǔ)償技術(shù),使系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)定;在電壓環(huán)路中,分析系統(tǒng)的傳輸函數(shù),找到系統(tǒng)的零點(diǎn)和極點(diǎn),設(shè)計(jì)補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò),增加電壓環(huán)路的相位裕度。過補(bǔ)償會降低系統(tǒng)的響應(yīng)率,欠補(bǔ)償容易導(dǎo)致系統(tǒng)振蕩,如何選取合適的零極點(diǎn)是DC-DC變換器的設(shè)計(jì)重點(diǎn)與難點(diǎn)。在系統(tǒng)高效率方面,本論文研究的多通道同步整流型DC-DC變換器采用同步整流技術(shù),減小整流二極管的功率損耗,通過過零檢測模塊,使系統(tǒng)能夠正常工作在斷續(xù)模式下;采用PWM和PFM混合調(diào)制方式,在輕負(fù)載時(shí),降低系統(tǒng)的開關(guān)頻率或關(guān)斷振蕩器,降低系統(tǒng)損耗;采用芯片級共享技術(shù),盡量將電路模塊放在芯片級上,比如:過溫保護(hù)電路、軟啟動電路、基準(zhǔn)帶隙電路和線性低壓差穩(wěn)壓電路,降低系統(tǒng)靜態(tài)損耗。最后,本論文給出多通道同步整流型DC-DC變換器的主要模塊電路設(shè)計(jì)分析與整體仿真驗(yàn)證結(jié)果。仿真結(jié)果表明:Buck型變換器的輸出紋波小于10mV,線性調(diào)整率為0.13%/V,負(fù)載調(diào)整率為0.52%/A;Boost型變換器的輸出紋波可以做到50mV左右,線性調(diào)整率為0.42%/V,負(fù)載調(diào)整率為1.46%/A。系統(tǒng)整體效率可以達(dá)到90%以上,整體靜態(tài)電流小于1.3mA,本論文設(shè)計(jì)的多通道同步整流型DC-DC變換器實(shí)現(xiàn)了高集成度、高穩(wěn)定性以及高效率,性能良好。
【關(guān)鍵詞】：Buck型變換器 Boost型變換器 多通道 同步整流
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TM46
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 緒論11-16
• 1.1 開關(guān)電源的概述11-13
• 1.1.1 開關(guān)電源的發(fā)展概況11-12
• 1.1.2 開關(guān)電源的發(fā)展趨勢和新技術(shù)12-13
• 1.2 研究背景及意義13-15
• 1.3 本論文的章節(jié)和結(jié)構(gòu)15-16
• 第二章 集成DC-DC變換器的基本原理16-29
• 2.1 集成DC-DC變換器的不同拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及基本原理16-24
• 2.1.1 Buck型變換器16-20
• 2.1.2 Boost型變換器20-23
• 2.1.3 DC-DC變換器的比較23-24
• 2.2 DC-DC變換器的調(diào)制方式24-28
• 2.2.1 PFM調(diào)制24-25
• 2.2.2 PWM調(diào)制25-28
• 2.2.3 混合調(diào)制28
• 2.3 本章小結(jié)28-29
• 第三章 多通道同步整流型DC-DC變換器的系統(tǒng)設(shè)計(jì)29-50
• 3.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)指標(biāo)29-30
• 3.2 系統(tǒng)高穩(wěn)定性的設(shè)計(jì)與研究30-36
• 3.2.1 電流環(huán)路穩(wěn)定性分析及斜坡補(bǔ)償技術(shù)30-32
• 3.2.2 電壓環(huán)路穩(wěn)定性分析32-36
• 3.3 高效率DC-DC變換器的設(shè)計(jì)與研究36-42
• 3.3.1 功率損耗分析36-38
• 3.3.2 同步整流技術(shù)38-41
• 3.3.3 混合調(diào)制模式41-42
• 3.3.4 芯片級共享技術(shù)42
• 3.4 系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)框圖42-46
• 3.4.1 子模塊功能定義43-44
• 3.4.2 系統(tǒng)工作原理44-46
• 3.5 多通道DC-DC變換器的外圍器件選擇46-47
• 3.5.1 電感值的選擇46
• 3.5.2 輸入電容的選擇46
• 3.5.3 輸出電容的選擇46-47
• 3.5.4 功率開關(guān)管和功率整流管的選擇47
• 3.6 工藝的選擇47-49
• 3.7 本章小結(jié)49-50
• 第四章 主要的電路模塊設(shè)計(jì)與仿真50-70
• 4.1 帶隙基準(zhǔn)電壓電路50-57
• 4.1.1 帶隙基準(zhǔn)的工作原理50-52
• 4.1.2 帶隙基準(zhǔn)電壓電路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與分析52-53
• 4.1.3 帶隙基準(zhǔn)電壓電路的仿真結(jié)果53-57
• 4.2 線性低壓差穩(wěn)壓器電路57-60
• 4.2.1 線性低壓差穩(wěn)壓器電路結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與分析57-58
• 4.2.2 線性低壓差穩(wěn)壓器電路的仿真結(jié)果58-60
• 4.3 振蕩電路60-62
• 4.3.1 振蕩電路結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與分析60-61
• 4.3.2 振蕩電路的仿真結(jié)果61-62
• 4.4 誤差放大器電路62-65
• 4.4.1 誤差放大器電路結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與分析63-64
• 4.4.2 誤差放大器電路的仿真結(jié)果64-65
• 4.5 斜坡補(bǔ)償電路65-67
• 4.5.1 斜坡補(bǔ)償電路結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與分析65-66
• 4.5.2 斜坡補(bǔ)償電路的仿真結(jié)果66-67
• 4.6 電荷泵電路67-69
• 4.6.1 電荷泵電路結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與分析67-68
• 4.6.2 電荷泵電路的仿真結(jié)果68-69
• 4.7 本章小結(jié)69-70
• 第五章 多通道DC-DC變換器的系統(tǒng)仿真分析70-76
• 5.1 多通道同步整流型DC-DC變換器的整體功能仿真70-75
• 5.2 整體性能參數(shù)75
• 5.3 本章小結(jié)75-76
• 第六章 全文總結(jié)與展望76-78
• 6.1 總結(jié)76-77
• 6.2 展望77-78
• 致謝78-79
• 參考文獻(xiàn)79-83
• 攻讀碩士學(xué)位期間取得的成果83-84

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：951344