本文選題：升壓　切入點(diǎn)：反向電流　出處：《西安電子科技大學(xué)》2014年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：隨著各種便攜式電子設(shè)備對(duì)開關(guān)電源需求的高性能化,使開關(guān)電源向滿足市場(chǎng)需求的方向快速發(fā)展,包括啟動(dòng)電壓更低,集成度和可靠性更高,功耗更小、外圍元器件更少等。針對(duì)上述需求,本論文以低電壓?jiǎn)?dòng)、低功耗為目標(biāo),對(duì)升壓型開關(guān)電源進(jìn)行研究和設(shè)計(jì)。首先,論文分析了BOOST型直流-直流轉(zhuǎn)換器的原理、反饋模式、開關(guān)控制方式以及系統(tǒng)的功率級(jí)模型,并且根據(jù)應(yīng)用需求,選擇了峰值電流模式控制PWM作為該系統(tǒng)的控制模式;接著對(duì)系統(tǒng)雙環(huán)路的穩(wěn)定性進(jìn)行了重點(diǎn)分析,并且針對(duì)本設(shè)計(jì)的電壓環(huán)路補(bǔ)償進(jìn)行了設(shè)計(jì)與分析。根據(jù)應(yīng)用需求,設(shè)計(jì)了系統(tǒng)的電特性參數(shù)及其功能模塊,包括無運(yùn)放帶隙基準(zhǔn),誤差放大器和BURST電壓比較器,電壓選擇比較電路,PWM比較器,反向電流比較器以及調(diào)制模式切換模塊,并且對(duì)芯片的低電壓?jiǎn)?dòng)原理、調(diào)制模式切換的工作原理以及低功耗設(shè)計(jì)進(jìn)行了詳細(xì)地分析。然后給出了這些功能模塊相應(yīng)的電路結(jié)構(gòu),對(duì)其工作原理進(jìn)行了詳細(xì)的分析,基于SMIC 0.18μm標(biāo)準(zhǔn)CMOS工藝,使用Spectre軟件對(duì)所設(shè)計(jì)的低功耗Boost轉(zhuǎn)換器電路進(jìn)行了仿真驗(yàn)證。仿真結(jié)果表明,該開關(guān)電源的輸入電壓為800mV~2.5V,系統(tǒng)輸出范圍是1.5V~3.3V,負(fù)載電流最大可達(dá)200mA,轉(zhuǎn)換效率在160mA時(shí)可達(dá)93%,開關(guān)頻率為1MHz。系統(tǒng)中的PWM比較器模塊采用了共柵極結(jié)構(gòu),在低達(dá)800mV的電壓下能夠正常工作;系統(tǒng)內(nèi)置的調(diào)制模式切換模塊,可以根據(jù)負(fù)載情況自動(dòng)在PWM和BURST兩種模式進(jìn)行切換,提高了輕負(fù)載時(shí)系統(tǒng)的性能;內(nèi)置反向電流比較器有效地抑制了電流的回流現(xiàn)象,極大程度上減小了輕負(fù)載時(shí)芯片的功耗;系統(tǒng)在啟動(dòng)中會(huì)產(chǎn)生浪涌電流,為了有效地避免芯片的損壞,設(shè)計(jì)了軟啟動(dòng)電路,該電路可使系統(tǒng)輸出平緩地由零升高到調(diào)整值;芯片內(nèi)部的過流,過溫,欠壓鎖存等保護(hù)電路使芯片的工作更加安全,抗振鈴電路有效地抑制了電磁干擾對(duì)芯片性能的影響。仿真結(jié)果說明所設(shè)計(jì)低電壓?jiǎn)?dòng)的低功耗Boost型DC-DC轉(zhuǎn)換器滿足各項(xiàng)要求指標(biāo)。
[Abstract]:With the high performance of various portable electronic devices for switching power supply, switching power supply develops rapidly to meet the market demand, including lower start-up voltage, higher integration and reliability, and lower power consumption. There are fewer peripheral components and so on. In order to meet the above requirements, this paper studies and designs the boost switching power supply aiming at low voltage start and low power consumption. Firstly, this paper analyzes the principle and feedback mode of BOOST DC-DC converter. Switching control mode and power level model of the system, and according to the application requirements, the peak current mode control PWM is selected as the control mode of the system. According to the application requirements, the electrical characteristic parameters and their functional modules of the system are designed, including the no-OPA bandgap reference, the error amplifier and the BURST voltage comparator. Voltage selection comparison circuit PWM comparator, reverse current comparator and modulation mode switching module, and the low voltage startup principle of the chip, The working principle of modulation mode switching and the design of low power consumption are analyzed in detail. Then, the corresponding circuit structure of these functional modules is given, and its working principle is analyzed in detail, based on SMIC 0.18 渭 m standard CMOS technology. The low power Boost converter circuit is simulated with Spectre software. The simulation results show that, The input voltage of the switching power supply is 800mV / t 2.5V, the output range of the system is 1.5V / 3.3V, the maximum load current can reach 200mA, the conversion efficiency can reach 93mAwhen 160mA, and the switching frequency is 1MHz. The PWM comparator module in the system adopts the common grid structure. The modulation mode switching module built in the system can automatically switch between PWM and BURST according to the load condition, which improves the performance of the system under light load. The built-in reverse current comparator effectively suppresses the reflux of the current and greatly reduces the power consumption of the chip when the load is light. In order to avoid the damage of the chip, a soft start circuit is designed. The circuit can make the output of the system rise from zero to adjust value slowly, and the protection circuits such as over-current, over-temperature and under-voltage latch inside the chip make the work of the chip more secure. The anti-ringing circuit effectively suppresses the influence of electromagnetic interference on the chip performance. The simulation results show that the low power Boost type DC-DC converter with low voltage start-up meets the requirements.
【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TM46

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