【摘要】：在電子便攜設(shè)備全面普及的今天,多媒體終端的發(fā)展,要求集成電路芯片朝著高集成度、更低功耗的方向發(fā)展,同時(shí)也對(duì)電源管理芯片提出了更高的要求,在有限的電池容量基礎(chǔ)上,如何更好的延長(zhǎng)電池使用時(shí)間,延長(zhǎng)電池壽命成為重要課題。在眾多電源管理芯片中,DC-DC變換器高效的特點(diǎn)使其得到更多的重視和更廣泛的應(yīng)用,因此,研究提高DC-DC變換器的系統(tǒng)轉(zhuǎn)換效率是非常有意義的,本文正是致力于提高DC-DC變換器在全負(fù)載范圍內(nèi)都有較高的轉(zhuǎn)換效率,對(duì)輕負(fù)載下Buck電路的模式控制和分段技術(shù)進(jìn)行研究與設(shè)計(jì)。本文首先簡(jiǎn)述了當(dāng)前DC-DC變換器的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì),以及開關(guān)電源的基本拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和常見調(diào)制模式,然后分析了輕負(fù)載下提升效率的兩種方法。在此基礎(chǔ)上,本文針對(duì)功率管的導(dǎo)通損耗和驅(qū)動(dòng)損耗進(jìn)行重點(diǎn)推導(dǎo)分析,作為本設(shè)計(jì)功率管分段的重要依據(jù)。本文詳細(xì)描述了所設(shè)計(jì)的一款雙模控制分段驅(qū)動(dòng)功能的DC-DC變換器,重點(diǎn)設(shè)計(jì)了DCM下利用占空比檢測(cè)電路量化負(fù)載電流,根據(jù)量化結(jié)果對(duì)功率管進(jìn)行自適應(yīng)分段,同時(shí)闡述了模式切換的設(shè)計(jì)和PSM調(diào)制模式具體電路等關(guān)鍵子電路的設(shè)計(jì)。最后優(yōu)化電路參數(shù),對(duì)整個(gè)DC-DC變換器的特征指標(biāo)進(jìn)行了細(xì)致的仿真驗(yàn)證,并完成了版圖的設(shè)計(jì)。本文設(shè)計(jì)的芯片整體面積為1.2mm×1.25mm,采用0.13μm標(biāo)準(zhǔn)CMOS工藝,最終仿真結(jié)果顯示本文設(shè)計(jì)的這款帶有雙模控制自適應(yīng)分段的DC-DC變換器,能夠在輕負(fù)載下通過模式切換和分段驅(qū)動(dòng)技術(shù)有效的提高轉(zhuǎn)換效率,全負(fù)載效率保持在70%以上,在15mA處通過分段效果,效率提升5.3%,驗(yàn)證了本次設(shè)計(jì)方案的可行性。
[Abstract]:With the popularity of electronic portable devices today, the development of multimedia terminals requires the development of integrated circuit chips towards the direction of high integration and lower power consumption. At the same time, it also puts forward higher requirements for power management chips. On the basis of limited battery capacity, how to prolong battery life and prolong battery life has become an important subject. In many power management chips, the high efficiency of DC-DC converter makes it get more attention and wider application. Therefore, it is very meaningful to study how to improve the system conversion efficiency of DC-DC converter. This paper is devoted to improving the conversion efficiency of DC-DC converters in the full load range. The mode control and segmentation techniques of Buck circuits under light load are studied and designed. In this paper, the current development and trend of DC-DC converters, the basic topology and common modulation modes of switching power supply are briefly introduced, and then two methods of improving efficiency under light load are analyzed. On this basis, this paper focuses on the derivation and analysis of the conduction loss and drive loss of the power transistor, which is an important basis for the design of the power tube segment. In this paper, a novel DC-DC converter with two-mode control is described in detail. The duty cycle detection circuit is used to quantify the load current in DCM. According to the quantization results, the power transistor is segmented adaptively. At the same time, the design of mode switching and key sub-circuits such as PSM modulation mode circuit are described. Finally, the circuit parameters are optimized and the characteristic indexes of the whole DC-DC converter are simulated and verified in detail, and the layout is designed. The overall area of the chip is 1.2mm 脳 1.25mm, and the 0.13 渭 m standard CMOS technology is used. The simulation results show that the designed DC-DC converter has dual-mode control adaptive segment. It can effectively improve the conversion efficiency by mode switching and segmented driving under light load. The full load efficiency is kept above 70%, and the efficiency is improved by 5.3% at 15mA, which verifies the feasibility of the design scheme.
【學(xué)位授予單位】：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

【共引文獻(xiàn)】

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7 封家敏;程永亮;;使用MOSEK和YALMIP設(shè)計(jì)運(yùn)放的研究[A];第五屆ABB杯全國(guó)自動(dòng)化系統(tǒng)工程師論文大賽論文集[C];2011年

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10 劉文昊;大電流同步整流Buck型DC/DC轉(zhuǎn)換器的設(shè)計(jì)[D];西安電子科技大學(xué);2011年

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本文編號(hào)：2317658