本文選題：恒流控制 + 電纜壓降補(bǔ)償�。� 參考：《西安電子科技大學(xué)》2014年碩士論文

【摘要】：隨著越來越多的便攜式電子設(shè)備融入我們的日常生活,人們對電子設(shè)備的性能要求也在不斷的提高,這也有力的推動了我們對電源管理類芯片的研究與創(chuàng)新。寬輸入范圍、高效率、帶載能力強(qiáng)、抗干擾能力強(qiáng)等已成為衡量電源管理類芯片性能優(yōu)劣的主要指標(biāo)。因此,研究如何在不影響其他性能的前提下提高這些指標(biāo)已成為當(dāng)今開關(guān)電源設(shè)計(jì)的主要研究方向。本論文對降壓型DC-DC轉(zhuǎn)換器的工作原理做了深入的研究,在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了一款寬輸入恒壓恒流降壓型DC-DC轉(zhuǎn)換器。該芯片采用了峰值電流模PWM控制方式,降低了環(huán)路補(bǔ)償?shù)碾y度,有效的提高了系統(tǒng)對負(fù)載變化的瞬態(tài)響應(yīng)能力。在輕載時(shí)采用BURST調(diào)制方式,提高了輕載時(shí)芯片的效率,使該芯片在全負(fù)載范圍內(nèi)都能保證很高的效率。論文提出了一種新穎的恒流控制方式,通過外掛電阻的阻值設(shè)置恒流模式的電流值,有效的提高了輸出電流的精確性和可控性,節(jié)省了芯片面積,并且改善了傳統(tǒng)電流采樣方式損耗大的缺點(diǎn)。根據(jù)恒壓模式下,芯片的輸出電流與誤差放大器的輸出電壓成一定的比例關(guān)系,設(shè)計(jì)了一種高效的輸出電纜壓降補(bǔ)償電路,對輸出導(dǎo)線上的壓降所導(dǎo)致的輸出電壓的降低進(jìn)行了抑制,提高了輸出電壓的精確性。此外,芯片還集成了逐周期的過流保護(hù)、軟啟動、過溫、短路、過壓欠壓等多種保護(hù)功能以確保芯片的正常工作。論文首先介紹了開關(guān)電源的發(fā)展趨勢以及選題的目的和意義,接著介紹了開關(guān)電源的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及其工作原理,然后對開關(guān)電源的零極點(diǎn)對電壓環(huán)路和電流環(huán)路的穩(wěn)定性影響進(jìn)行了探究并討論了關(guān)于外圍器件選擇的一些問題。緊接著介紹了幾個(gè)重要的子模塊和版圖設(shè)計(jì)中一些基本規(guī)則和注意事項(xiàng)�；谀彻�0.35 um BCD工藝模型,采用Candencc Spectre仿真軟件對芯片的各個(gè)子模塊進(jìn)行了設(shè)計(jì)和仿真,并對芯片功能進(jìn)行了仿真測試,完成了芯片的整體版圖設(shè)計(jì)。該轉(zhuǎn)換器的輸入電壓范圍為10V~40V,最大輸出電壓為12V,最大輸出電流為3A。正常工作情況下,轉(zhuǎn)換器的工作頻率為225KHz,效率可達(dá)94%,滿足設(shè)計(jì)指標(biāo)要求。此款芯片適用于車載充電器/適配器、便攜式充電設(shè)備、通用CC/CV充電應(yīng)用等。
[Abstract]:As more and more portable electronic devices are integrated into our daily life, the performance requirements of electronic devices are also continuously improved, which has promoted our research and innovation on power management chips. Wide input range, high efficiency, strong load capacity, strong anti-jamming ability have become the main indicators to evaluate the performance of power management chips. Therefore, how to improve these indexes without affecting other performance has become the main research direction of switching power supply design. In this paper, the working principle of the reduced voltage DC-DC converter is deeply studied, and a wide input constant voltage and constant voltage step-down DC-DC converter is designed. The chip adopts peak current mode PWM control mode, which reduces the difficulty of loop compensation and effectively improves the transient response ability of the system to load change. The efficiency of the chip is improved by adopting BURST modulation mode in the light load, and the efficiency of the chip can be guaranteed in the whole load range. In this paper, a novel constant current control method is proposed, which can effectively improve the accuracy and controllability of the output current and save the chip area by setting the current value of the constant current mode by the resistance value of the external resistance. It also improves the shortcoming of the traditional current sampling method. According to the proportional relationship between the output current of the chip and the output voltage of the error amplifier in constant voltage mode, an efficient output cable voltage drop compensation circuit is designed. The reduction of the output voltage caused by the voltage drop on the output wire is restrained and the accuracy of the output voltage is improved. In addition, the chip also integrates a variety of protection functions such as periodic over-current protection, soft-start, over-temperature, short-circuit, over-voltage and under-voltage to ensure the normal operation of the chip. This paper first introduces the development trend of switching power supply and the purpose and significance of the topic, then introduces the topology of switching power supply and its working principle. Then the influence of zero pole of switching power supply on the stability of voltage loop and current loop is discussed and some problems about the selection of peripheral devices are discussed. Then several important sub-modules and some basic rules and considerations in layout design are introduced. Based on the 0.35um BCD process model of a certain company, each sub-module of the chip is designed and simulated by using the Candencc Spectre simulation software, and the function of the chip is simulated and tested, and the overall layout design of the chip is completed. The input voltage ranges from 10 V to 40 V, the maximum output voltage is 12 V, and the maximum output current is 3 A. Under normal working condition, the frequency of the converter is 225 kHz, and the efficiency can reach 94kHz, which meets the design requirements. This chip is suitable for car-mounted charger / adapter, portable charging equipment, universal CC/CV charging application, etc.
【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】：2014
【分類號】：TM46

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