本文關(guān)鍵詞：一款高精度非同步Buck型DC-DC轉(zhuǎn)換器XD1582的設(shè)計(jì)

  更多相關(guān)文章： 非同步 DC-DC轉(zhuǎn)換器 PWM調(diào)制 斜坡補(bǔ)償

【摘要】：隨著科技的飛速發(fā)展,電源管理類芯片的性能越來越受到重視。尤其是具備高效率的開關(guān)電源芯片逐漸被應(yīng)用于各種由電池供電的便攜式數(shù)字設(shè)備,比如手機(jī)、平板、個人數(shù)字輔助裝備(PDA)等掌上設(shè)備。電源管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)中越來越看重高效、節(jié)能、綠色等方面的性能,于是高性能、低功耗、低干擾的電源芯片在同類競爭中脫穎而出,倍受青睞。本文基于此背景,結(jié)合在實(shí)驗(yàn)室所積累的科研項(xiàng)目,完成了一款高性能、高精度的非同步降壓型DC-DC轉(zhuǎn)換器芯片的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。本文在詳細(xì)研究了Buck型DC-DC轉(zhuǎn)換器的基本工作原理和PWM調(diào)制模式以及連續(xù)導(dǎo)通工作模式(CCM)的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)一款高精度非同步降壓型DC-DC轉(zhuǎn)換器。該電路采用峰值電流�？刂颇Ｊ�,有效提高了系統(tǒng)的瞬態(tài)響應(yīng)速度,消除了輸出電感造成的雙極點(diǎn),且很容易設(shè)計(jì)其控制環(huán)路。系統(tǒng)采用PWM調(diào)制模式,在工作頻率固定的情況下,通過調(diào)節(jié)占空比的大小來實(shí)現(xiàn)對輸出電壓的調(diào)制,其外部電路結(jié)構(gòu)簡單固定,輸出電壓紋波較小且具有良好的線性度。為防止占空比超過50%時引起的亞諧波震蕩,芯片內(nèi)部加入了斜坡補(bǔ)償電路,能很好地提高峰值電流�？刂齐娐返姆�(wěn)定性。芯片內(nèi)部自帶基準(zhǔn)參考電壓產(chǎn)生電路,且通過加入高溫補(bǔ)償進(jìn)一步優(yōu)化了基準(zhǔn)參考電壓的精度,有效消除外部輸入電壓波動對內(nèi)部模塊的影響,這不僅提高了電路性能,也降低了芯片功耗。系統(tǒng)的保護(hù)電路有過溫保護(hù)電路,且加入了一定的遲滯防止誤翻轉(zhuǎn)的發(fā)生,有效地對芯片工作溫度進(jìn)行限制,保護(hù)電路不被燒壞。加入了逐周期的電流限制功能,逐周期地檢測流過電感的電流,實(shí)時保護(hù)電感不會因過流而燒壞。在過流乃至短路狀態(tài)下芯片會進(jìn)入打嗝模式,有效防止了故障期間對芯片造成的損壞。設(shè)計(jì)了一個以鑒頻鑒相器、電荷泵、壓控振蕩器(VCO)為基礎(chǔ)的同步時鐘模塊,使芯片內(nèi)部時鐘能有效同步外部所給的時鐘。在芯片啟動階段,設(shè)計(jì)相對較為簡單的軟啟動模塊用以防止轉(zhuǎn)換器的輸出電壓出現(xiàn)較大過沖,實(shí)現(xiàn)了輸出電壓的平穩(wěn)啟動。此外,芯片還集成了欠壓鎖存、過壓保護(hù)、自舉等多種功能電路。其固定工作頻率為420kHz,高工作頻率使得其外部元件的尺寸相對較小。本文提出的高性能、高精度非同步降壓型DC-DC轉(zhuǎn)換器基于0.6um的BCD工藝設(shè)計(jì),在Cadence軟件平臺的基礎(chǔ)上,實(shí)現(xiàn)了整體電路的設(shè)計(jì)與仿真。芯片輸入電壓范圍為4.5~30V,最大5A負(fù)載電流,最高效率可達(dá)95%。
【關(guān)鍵詞】：非同步 DC-DC轉(zhuǎn)換器 PWM調(diào)制 斜坡補(bǔ)償
【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】：2015
【分類號】：TM46
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 符號對照表11-12
• 縮略語對照表12-16
• 第一章 緒論16-22
• 1.1 開關(guān)電源通論16-19
• 1.1.1 開關(guān)電源的分類16-17
• 1.1.2 開關(guān)電源的性能指標(biāo)17-18
• 1.1.3 開關(guān)電源的發(fā)展方向18-19
• 1.2 本論文的內(nèi)容安排19-22
• 第二章 DC-DC轉(zhuǎn)換器的原理介紹22-40
• 2.1 DC-DC轉(zhuǎn)換器工作的基本原理22-29
• 2.1.1 伏秒平衡原理23-24
• 2.1.2 Buck型DC-DC轉(zhuǎn)換器24-25
• 2.1.3 Boost型DC-DC轉(zhuǎn)換器25-27
• 2.1.4 Buck-Boost型DC-DC轉(zhuǎn)換器27-29
• 2.2 Buck型DC-DC轉(zhuǎn)換器的工作模式29-33
• 2.2.1 連續(xù)導(dǎo)通工作模式（CCM）29-30
• 2.2.2 非連續(xù)導(dǎo)通工作模式（DCM）30-33
• 2.3 DC-DC轉(zhuǎn)換器的調(diào)制方式33-36
• 2.3.1 脈沖寬度調(diào)制（PWM）33-34
• 2.3.2 脈沖頻率調(diào)制（PFM）34
• 2.3.3 跳周期調(diào)制（PSM）34-35
• 2.3.4 PWM、PFM及PSM混合調(diào)制方式35-36
• 2.4 Buck型DC-DC的PWM控制模式的選取36-40
• 2.4.1 電壓控制模式（Voltage Mode Control）36-37
• 2.4.2 電流控制模式（Current Mode Control）37-40
• 第三章 芯片XD1582的系統(tǒng)設(shè)計(jì)40-60
• 3.1 芯片XD1582的整體設(shè)計(jì)需求40-43
• 3.1.1 芯片XD1582概述40
• 3.1.2 芯片XD1582的應(yīng)用范圍40
• 3.1.3 芯片XD1582的主要特點(diǎn)40-41
• 3.1.4 芯片XD1582封裝及引腳定義41-42
• 3.1.5 芯片XD1582關(guān)鍵電特性指標(biāo)42-43
• 3.2 XD1582的系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)及主要功能描述43-45
• 3.2.1 芯片XD1582的內(nèi)部系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖43-44
• 3.2.2 芯片XD1582子模塊功能描述44-45
• 3.3 系統(tǒng)的工作原理45-48
• 3.3.1 芯片XD1582的典型應(yīng)用電路45-46
• 3.3.2 外圍器件的選擇及參數(shù)的確定46-48
• 3.3.3 芯片XD1582關(guān)鍵技術(shù)48
• 3.4 系統(tǒng)的環(huán)路穩(wěn)定性分析48-57
• 3.4.1 電壓環(huán)路穩(wěn)定性分析48-53
• 3.4.2 電流環(huán)路穩(wěn)定性分析53-57
• 3.5 開關(guān)電源主要功耗分析57-60
• 第四章 芯片XD1582子模塊設(shè)計(jì)與仿真60-82
• 4.1 帶二階溫度補(bǔ)償?shù)碾妷夯鶞?zhǔn)模塊60-64
• 4.1.1 功能描述60
• 4.1.2 等效架構(gòu)圖60
• 4.1.3 原理分析60-63
• 4.1.4 電路仿真結(jié)果分析63-64
• 4.2 鑒頻鑒相器及電荷泵模塊64-67
• 4.2.1 功能描述64
• 4.2.2 原理分析64-66
• 4.2.3 電路仿真結(jié)果分析66-67
• 4.3 欠壓鎖存模塊67-69
• 4.3.1 功能描述67
• 4.3.2 原理分析67
• 4.3.3 電路設(shè)計(jì)67-68
• 4.3.4 電路仿真分析68-69
• 4.4 誤差放大器模塊69-78
• 4.4.1 功能描述69
• 4.4.2 原理分析69
• 4.4.3 電路設(shè)計(jì)69-75
• 4.4.4 電路仿真分析75-78
• 4.5 使能/同步控制模塊78-82
• 4.5.1 功能描述78
• 4.5.2 原理分析78
• 4.5.3 電路設(shè)計(jì)78-80
• 4.5.4 電路仿真分析80-82
• 第五章 電路的整體性能仿真82-88
• 5.1 芯片整體參數(shù)指標(biāo)82-86
• 5.1.1 輸出電壓與電感電流82-83
• 5.1.2 負(fù)載調(diào)整率83
• 5.1.3 芯片效率83-84
• 5.1.4 hiccup模式84-85
• 5.1.5 輸出電壓紋波85-86
• 5.2 芯片版圖布局86-87
• 5.3 本章總結(jié)87-88
• 參考文獻(xiàn)88-92
• 致謝92-94
• 作者簡介94-95

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 孟建輝;;開關(guān)電源的基本原理及發(fā)展趨勢[J];通信電源技術(shù);2009年06期

2 徐順剛;;開關(guān)電源諧波分析及抑制方法[J];重慶師范大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2009年03期

3 袁冰;來新泉;賈新章;葉強(qiáng);王紅義;;電流模降壓DC-DC內(nèi)部補(bǔ)償研究[J];固體電子學(xué)研究與進(jìn)展;2008年03期

4 袁冰;來新泉;賈新章;葉強(qiáng);王紅義;;片內(nèi)頻率補(bǔ)償實(shí)現(xiàn)電流模DC-DC高穩(wěn)定性[J];西安電子科技大學(xué)學(xué)報;2008年04期

5 田錦明;王松林;來新泉;王留杰;;峰值電流控制模式中的分段線性斜坡補(bǔ)償技術(shù)[J];電子器件;2006年03期

6 宋輝淇;林維明;;同步整流技術(shù)的特點(diǎn)與分析比較[J];通信電源技術(shù);2006年03期

7 戴顯治,林爭輝;一種高效率的PFM控制策略[J];微電子學(xué);2003年05期

8 王紅義,王松林,來新泉,孫作治;CMOS電壓基準(zhǔn)的設(shè)計(jì)原理[J];微電子學(xué);2003年05期

9 俞阿龍;電流控制PWM開關(guān)電源[J];電聲技術(shù);2002年11期

10 華偉;通信開關(guān)電源的五種PWM反饋控制模式研究[J];通信電源技術(shù);2001年02期

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 余華;內(nèi)嵌LDO的電流型PWM DC-DC變換器研究[D];華中科技大學(xué);2006年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前4條

1 樊潔瓊;基于PSR的恒壓恒流模式控制的AC/DC轉(zhuǎn)換器的設(shè)計(jì)[D];西安電子科技大學(xué);2014年

2 秦國華;峰值電流模同步降壓型開關(guān)電源轉(zhuǎn)換器XD8763電路設(shè)計(jì)[D];西安電子科技大學(xué);2013年

3 張莎莎;高壓高效率峰值電流模同步降壓型DC-DC轉(zhuǎn)換器的研究與設(shè)計(jì)[D];西安電子科技大學(xué);2011年

4 袁冰;Buck型DC-DC變換器的設(shè)計(jì)及穩(wěn)定性分析[D];西安電子科技大學(xué);2006年

，

本文編號：1128689