高效寬輸入多分離電源軌的DC-DC轉(zhuǎn)換器設(shè)計與研究
發(fā)布時間:2022-01-04 02:29
電子產(chǎn)品小到智能手機、智能手環(huán)等低功率設(shè)備,大到無人機、平衡車等較大功率設(shè)備等變化日新月異,電源管理類芯片作為這些電子產(chǎn)品中必不可少的一部分,它的創(chuàng)新升級變的越來越重要。DC-DC轉(zhuǎn)換器作為電源芯片的重要組成部分,以高效率、帶載能力強、瞬態(tài)響應(yīng)好等優(yōu)勢在當下的電子產(chǎn)品中獲得了廣泛應(yīng)用,可以滿足消費者對產(chǎn)品的續(xù)航時間、帶載、穩(wěn)定性等各方面的要求,DC-DC轉(zhuǎn)換器開始逐漸占據(jù)主要市場。本文緊跟開關(guān)電源的發(fā)展趨勢與研究熱點,結(jié)合之前的一些研究成果設(shè)計了一款高效、寬輸入、集成多分離電源軌的降壓型DC-DC轉(zhuǎn)換器。近年來無人機等大功率產(chǎn)品發(fā)展迅速,傳統(tǒng)的低壓芯片輸入電壓范圍小,已無法滿足這類產(chǎn)品的對輸入電壓的要求,為了增大輸入電壓范圍本文提出多分離電源軌的設(shè)計方案,使得輸入電壓范圍可以達到3V-20V,芯片最大負載電流為8A,滿足了不同類型電子產(chǎn)品的應(yīng)用需求。本文從DC-DC轉(zhuǎn)換器的三種基本拓撲結(jié)構(gòu)出發(fā),分析了PWM和PFM兩種調(diào)制方式的原理,綜合兩種調(diào)制方式在不同應(yīng)用環(huán)境下的優(yōu)缺點提出了PWM/PFM自動切換的控制結(jié)構(gòu),該結(jié)構(gòu)根據(jù)負載大小選擇調(diào)制方式,可以降低功耗,提高芯片轉(zhuǎn)換效率;然后闡述內(nèi)...
【文章來源】:西安電子科技大學陜西省 211工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】:77 頁
【學位級別】:碩士
【部分圖文】:
正輸入正輸出Buck電路
將等式(2-6)代入到等式(2-3)中可以推出INonoffonOVtttV 2-7)可以看出,輸出電壓 Vo 永遠低于輸入電壓 VIN,因 DC-DC 轉(zhuǎn)換器。通過調(diào)整開關(guān)導通時間或者關(guān)斷時間就果儲能元件足夠大,儲存的能量足夠多,則電感電流一直式(CCM);當電感較小、輸出電流低或者關(guān)斷時間太耗完后,電感電流上的電流降為 0,此時工作于非連續(xù)電流電流模式(CCM)C-DC 轉(zhuǎn)換器工作于 CCM 模式時,假設(shè)每周期 T 導通時通時電感電流上升量為onINOtLV V,關(guān)斷時電感電流下為儲能元件,不消耗能量,因此根據(jù)能量守恒原理,每周周期結(jié)束后,電感電流回到原來的值。CCM 模式下,降件電流、電壓波形圖如圖 2.2 所示:
圖 2.3 非連續(xù)電流模式下各元件波形圖模式不同的是,DCM 模式下輸入電壓與輸出電壓的出電流表達式為:TIttILMAXonoffO2( ) 輸出電壓關(guān)系式為:OININOLIDTVVV21 2/ -9)可以看出在輸入電壓、輸出電壓確定的情況下,電,若恰好在電感電流降為 0 時,下一時鐘周期到來電作于臨界模式(BCM),這種模式的分析方法與連續(xù)oost 轉(zhuǎn)換器壓)型 DC-DC 轉(zhuǎn)換器就是將輸入直流電壓轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋
【參考文獻】:
期刊論文
[1]一種帶曲率補償?shù)牡蛪焊逷SRR帶隙基準源[J]. 鐘黎,王永祿,胡云斌,青旭東,秦少宏. 微電子學. 2018(01)
[2]雙向DC-DC變換器拓撲結(jié)構(gòu)綜述[J]. 陳亞愛,梁新宇,周京華. 電氣自動化. 2017(06)
[3]一種快速響應(yīng)負載變化的LDO設(shè)計及應(yīng)用[J]. 梁超,劉海飛,劉靜,謝永宜. 中國集成電路. 2017(11)
[4]采用DC-DC模塊的無人機電源解決方案[J]. 劉旭亮. 電子產(chǎn)品世界. 2015(12)
[5]“天河二號”:重回超級計算機之巔[J]. 李白薇. 中國科技獎勵. 2013(11)
[6]基于平均化理論的PWM變流器電磁暫態(tài)快速仿真方法(一):PWM變流器分段平均模型的建立[J]. 許寅,陳穎,陳來軍,任正某. 電力系統(tǒng)自動化. 2013(11)
[7]C312-1型大功率LDMOS功率管外殼[J]. 楊建,胡進,程凱,王子良,王佃利,丁曉明. 固體電子學研究與進展. 2011(03)
[8]電流源負載峰值電流控制buck變換器的復(fù)雜次諧波振蕩現(xiàn)象[J]. 周國華,許建平,包伯成,王金平,金艷艷. 物理學報. 2011(01)
[9]電流模降壓DC-DC內(nèi)部補償研究[J]. 袁冰,來新泉,賈新章,葉強,王紅義. 固體電子學研究與進展. 2008(03)
[10]LDMOS低功耗自恢復(fù)電平移位電路設(shè)計[J]. 鄧蘭萍,王紀民. 半導體學報. 2005(10)
博士論文
[1]基于模擬與數(shù)字控制技術(shù)的電源管理芯片關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 邱建平.浙江大學 2013
碩士論文
[1]一種寬負載范圍高效率BUCK型DC-DC轉(zhuǎn)換器的研究[D]. 廖天澄.電子科技大學 2016
[2]基于CMOS工藝的高線性度低噪聲放大器研究[D]. 李霄.北京理工大學 2014
[3]一款Boost型有源功率因數(shù)校正控制器芯片的設(shè)計[D]. 馬曉輝.西安電子科技大學 2012
[4]一種電荷泵鎖相環(huán)頻率合成器的設(shè)計與研究[D]. 黃召軍.江南大學 2009
[5]PWM/PFM自動切換降壓DC-DC轉(zhuǎn)換器的分析與設(shè)計[D]. 譚春玲.東南大學 2006
本文編號:3567474
【文章來源】:西安電子科技大學陜西省 211工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】:77 頁
【學位級別】:碩士
【部分圖文】:
正輸入正輸出Buck電路
將等式(2-6)代入到等式(2-3)中可以推出INonoffonOVtttV 2-7)可以看出,輸出電壓 Vo 永遠低于輸入電壓 VIN,因 DC-DC 轉(zhuǎn)換器。通過調(diào)整開關(guān)導通時間或者關(guān)斷時間就果儲能元件足夠大,儲存的能量足夠多,則電感電流一直式(CCM);當電感較小、輸出電流低或者關(guān)斷時間太耗完后,電感電流上的電流降為 0,此時工作于非連續(xù)電流電流模式(CCM)C-DC 轉(zhuǎn)換器工作于 CCM 模式時,假設(shè)每周期 T 導通時通時電感電流上升量為onINOtLV V,關(guān)斷時電感電流下為儲能元件,不消耗能量,因此根據(jù)能量守恒原理,每周周期結(jié)束后,電感電流回到原來的值。CCM 模式下,降件電流、電壓波形圖如圖 2.2 所示:
圖 2.3 非連續(xù)電流模式下各元件波形圖模式不同的是,DCM 模式下輸入電壓與輸出電壓的出電流表達式為:TIttILMAXonoffO2( ) 輸出電壓關(guān)系式為:OININOLIDTVVV21 2/ -9)可以看出在輸入電壓、輸出電壓確定的情況下,電,若恰好在電感電流降為 0 時,下一時鐘周期到來電作于臨界模式(BCM),這種模式的分析方法與連續(xù)oost 轉(zhuǎn)換器壓)型 DC-DC 轉(zhuǎn)換器就是將輸入直流電壓轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋
【參考文獻】:
期刊論文
[1]一種帶曲率補償?shù)牡蛪焊逷SRR帶隙基準源[J]. 鐘黎,王永祿,胡云斌,青旭東,秦少宏. 微電子學. 2018(01)
[2]雙向DC-DC變換器拓撲結(jié)構(gòu)綜述[J]. 陳亞愛,梁新宇,周京華. 電氣自動化. 2017(06)
[3]一種快速響應(yīng)負載變化的LDO設(shè)計及應(yīng)用[J]. 梁超,劉海飛,劉靜,謝永宜. 中國集成電路. 2017(11)
[4]采用DC-DC模塊的無人機電源解決方案[J]. 劉旭亮. 電子產(chǎn)品世界. 2015(12)
[5]“天河二號”:重回超級計算機之巔[J]. 李白薇. 中國科技獎勵. 2013(11)
[6]基于平均化理論的PWM變流器電磁暫態(tài)快速仿真方法(一):PWM變流器分段平均模型的建立[J]. 許寅,陳穎,陳來軍,任正某. 電力系統(tǒng)自動化. 2013(11)
[7]C312-1型大功率LDMOS功率管外殼[J]. 楊建,胡進,程凱,王子良,王佃利,丁曉明. 固體電子學研究與進展. 2011(03)
[8]電流源負載峰值電流控制buck變換器的復(fù)雜次諧波振蕩現(xiàn)象[J]. 周國華,許建平,包伯成,王金平,金艷艷. 物理學報. 2011(01)
[9]電流模降壓DC-DC內(nèi)部補償研究[J]. 袁冰,來新泉,賈新章,葉強,王紅義. 固體電子學研究與進展. 2008(03)
[10]LDMOS低功耗自恢復(fù)電平移位電路設(shè)計[J]. 鄧蘭萍,王紀民. 半導體學報. 2005(10)
博士論文
[1]基于模擬與數(shù)字控制技術(shù)的電源管理芯片關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 邱建平.浙江大學 2013
碩士論文
[1]一種寬負載范圍高效率BUCK型DC-DC轉(zhuǎn)換器的研究[D]. 廖天澄.電子科技大學 2016
[2]基于CMOS工藝的高線性度低噪聲放大器研究[D]. 李霄.北京理工大學 2014
[3]一款Boost型有源功率因數(shù)校正控制器芯片的設(shè)計[D]. 馬曉輝.西安電子科技大學 2012
[4]一種電荷泵鎖相環(huán)頻率合成器的設(shè)計與研究[D]. 黃召軍.江南大學 2009
[5]PWM/PFM自動切換降壓DC-DC轉(zhuǎn)換器的分析與設(shè)計[D]. 譚春玲.東南大學 2006
本文編號:3567474
本文鏈接:http://sikaile.net/kejilunwen/dianlilw/3567474.html
最近更新
教材專著