本文選題：開(kāi)關(guān)電源 + Boost型DC-DC��； 參考：《西安電子科技大學(xué)》2014年碩士論文

【摘要】：本論文基于西安電子科技大學(xué)電路CAD所超高速電路設(shè)計(jì)與電磁兼容教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室科研項(xiàng)目,設(shè)計(jì)了一款低輸入電壓,高效率,低靜態(tài)電流,高集成度,快速響應(yīng)的遲滯電流模Boost型DC-DC電源轉(zhuǎn)換器XD1410。XD1410可應(yīng)用于多種便攜式電子產(chǎn)品中,主要應(yīng)用在無(wú)線鼠標(biāo)中,因此眾多參數(shù)均根據(jù)無(wú)線鼠標(biāo)的應(yīng)用情況來(lái)決定的。XD1410采用啟動(dòng)振蕩器電路和電荷泵電路以實(shí)現(xiàn)低輸入電壓?jiǎn)?dòng);采用遲滯電流模式設(shè)置恒定的電感電流紋波,以得到較小的輸出電壓紋波;內(nèi)置過(guò)溫保護(hù)、過(guò)流保護(hù)和過(guò)零保護(hù)等模塊防止芯片在應(yīng)用過(guò)程中由于環(huán)境因素的改變而受到損壞,影響其再次使用。XD1410可自動(dòng)在重載和輕載之間進(jìn)行模式切換,提高系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換效率,尤其是在輕載情況下的轉(zhuǎn)換效率,以減少輕載模式下的開(kāi)關(guān)損耗和驅(qū)動(dòng)損耗。該芯片采用同步整流方式且內(nèi)部無(wú)振蕩器模塊,簡(jiǎn)化了芯片外圍器件和電路內(nèi)部結(jié)構(gòu),縮小了版圖面積,從而節(jié)約成本。論文首先闡述了電源管理類(lèi)芯片的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì),闡明作者研究此芯片以及寫(xiě)此論文在市場(chǎng)應(yīng)用方面的重要意義。然后分析了開(kāi)關(guān)電源電路中的電感式升壓型開(kāi)關(guān)電源電路和電容式電荷泵電路的基本拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和工作原理,并介紹了開(kāi)關(guān)電源內(nèi)部常采用的兩種調(diào)節(jié)模式PWM和PFM的優(yōu)缺點(diǎn)和電路內(nèi)部采用不同采樣電路的優(yōu)缺點(diǎn),從而幫助讀者理解如何根據(jù)自己電路的不同功能選擇不同的調(diào)節(jié)模式和采樣電路;緊接著根據(jù)芯片的功能要求和性能指標(biāo),對(duì)XD1410進(jìn)行了系統(tǒng)級(jí)設(shè)計(jì),并從環(huán)路穩(wěn)定性分析如何選擇開(kāi)關(guān)電源的外圍器件以及內(nèi)部補(bǔ)償器件;接下來(lái)重點(diǎn)分析和介紹了XD1410內(nèi)部采用的關(guān)鍵子模塊,并給出了性能仿真波形;緊接著給出了該芯片的整體性能仿真情況和實(shí)際測(cè)試結(jié)果的應(yīng)用范圍;接下來(lái)說(shuō)明了該芯片設(shè)計(jì)過(guò)程中具有的不足以及對(duì)該芯片的期望;最后是致謝。本文采用0.35μm CMOS工藝,運(yùn)用Cadence下的Hspice/Spectre等軟件對(duì)該芯片的子電路以及整體性能進(jìn)行了前仿和后仿驗(yàn)證,以防器件中的寄生參數(shù)對(duì)所設(shè)計(jì)電路有影響。仿真結(jié)果表明,該芯片在0.8V到5V的輸入電壓范圍內(nèi)能最大輸出200mA負(fù)載電流,無(wú)線鼠標(biāo)在應(yīng)用過(guò)程中的帶載電流為40mA,滿足設(shè)計(jì)要求。靜態(tài)電流僅為5μA,大大減小了功率損耗,延長(zhǎng)了該芯片的使用壽命。電感電流紋波為固定200mA,輸出電壓紋波小于10mV,不會(huì)造成無(wú)線鼠標(biāo)的誤觸發(fā),轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)的最大流限為600mA。該芯片采用SOT23-5封裝,節(jié)約成本,提高芯片集成度。輸入電源電壓和負(fù)載電流的改變均不會(huì)影響輸出電壓的穩(wěn)定性,達(dá)到市場(chǎng)應(yīng)用范圍要求。
[Abstract]:In this paper, a low input voltage, high efficiency, low static current and high integration is designed based on the research project of the key laboratory of the Ministry of Education for the design and electromagnetic compatibility of ultra-high speed circuit in the CAD Institute of Circuit of Xi'an University of Electronic Science and Technology. The fast response hysteresis current mode boost DC-DC power converter XD1410.XD1410 can be used in a variety of portable electronic products, mainly in wireless mouse. Therefore, many parameters are determined according to the application of the wireless mouse. XD1410 uses the starting oscillator circuit and the charge pump circuit to realize the low input voltage start, and the hysteresis current mode is used to set the constant inductance current ripple. In order to obtain smaller output voltage ripple, built-in protection, such as over-temperature protection, over-current protection and zero-crossing protection, etc., to prevent the chip from being damaged by the change of environmental factors in the process of application, It can automatically switch the mode between heavy load and light load to improve the efficiency of system conversion, especially in the case of light load, so as to reduce the switching loss and drive loss in light load mode. The chip adopts synchronous rectifier mode and has no oscillator module, which simplifies the peripheral device and the internal structure of the circuit, reduces the layout area and saves the cost. In this paper, the current situation and trend of power management chip are introduced, and the significance of the author's research on the chip and its application in the market are expounded. Then, the basic topology and working principle of inductance boost switching power supply and capacitive charge pump circuit are analyzed. The advantages and disadvantages of PWM and PFM, which are often used in switching power supply, and the advantages and disadvantages of different sampling circuits in the circuit are introduced. It helps readers understand how to select different regulating modes and sampling circuits according to their own circuit functions. Then, according to the functional requirements and performance indicators of the chip, the system level design of XD1410 is carried out. How to select the peripheral devices and internal compensation devices of the switching power supply is analyzed from the stability analysis of the loop. Then the key sub-modules used in XD1410 are analyzed and introduced, and the performance simulation waveform is given. Then the simulation of the chip performance and the application range of the actual test results are given. Then the shortcomings of the chip design process and the expectations of the chip are explained. Finally, the thanks are given. In this paper, a 0.35 渭 m CMOS process is used to verify the sub-circuit and overall performance of the chip by using Hspice / Spectre software under Cadence to prevent parasitic parameters from affecting the designed circuit. The simulation results show that the chip can output the maximum load current of 200mA in the input voltage range of 0.8 V to 5 V, and the load current of the wireless mouse is 40 Ma in the application process, which meets the design requirements. The static current is only 5 渭 A, which greatly reduces the power loss and prolongs the service life of the chip. The inductance current ripple is fixed at 200mAand the output voltage ripple is less than 10mV, which will not cause the misfiring of the wireless mouse. The maximum current limit of the switching switch is 600mA. The chip adopts SOT 23-5 package to save cost and improve chip integration. The change of input voltage and load current will not affect the stability of output voltage and meet the requirements of market application.
【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(lèi)號(hào)】：TM46

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本文編號(hào)：2043213