本文關鍵詞：一種電流模升壓DC-DC開關電源的研究與設計

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【摘要】：近年來,隨著微電子技術和通訊技術迅速發(fā)展,極大地促進消費電子的研發(fā)和普及,電子設備已融入人類生活和工作之中,成為現代生活不可缺少的一部分。然而,不論是生活中所需的普通電器,還是應用尖端科技的電子儀器、電氣設備,穩(wěn)定可靠的電源是維持其正常工作的前提之一。開關電源可以實現較高的能量利用率,并且性能穩(wěn)定,同時還有體積小等特點。電流模式DC-DC開關電源因為響應速度快、較高的穩(wěn)定性以及內含限流保護等特點而得到了普遍的運用。在此背景下,本文通過仔細研究升壓型DC-DC開關電源電路理論,通過分析電壓改變和電感電流波動可能引起環(huán)路不穩(wěn)定的過程,尋找相關的解決辦法。最終設計一款用于LED驅動的開關電源電路。電路為Boost型開關電源變換器,采用峰值電流模式控制,并使用脈沖寬度調節(jié)的方式。電路的時鐘頻率為1.7MHz,輸入電壓范圍為2.5V~5.5V,最大輸出電壓為20V,并且輸出電流可以根據需要進行調節(jié),并實現相對較高的穩(wěn)定性。為了實現設計目標,設計了電路工作必要的模塊,其中有帶隙基準、振蕩器、自適應斜坡補償等。同時基于可靠性考慮,設計了欠壓鎖定模塊等保護電路,使得芯片能夠最大限度地在安全范圍內工作并獲得穩(wěn)定精確的輸出。在完成了子模塊設計后,基于某公司0.5μm BCD工藝,使用Cadence Spectre仿真工具對所設計的電路進行仿真驗證,并對總體電路進行仿真。結果顯示,電路啟動時間約為240μs。輸出電壓15.8V時,輸出電流為61.2mA左右,其變化范圍為±0.95mA;當保持調節(jié)電流的電阻不變時,改變負載LED的數目,輸入電流的變化很小。另一方面,當改變調節(jié)電流電阻的阻值時,電流數值會呈反比例的變化,并且電流紋波很小。這些表明所設計的電路基本能實現輸出電流的穩(wěn)定,基本滿足電路設計要求。
【關鍵詞】：開關電源 Boost LED驅動 自適應斜坡補償
【學位授予單位】：電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TM46
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 緒論10-14
• 1.1 課題研究背景和意義10-11
• 1.2 國內外研究現狀和發(fā)展趨勢11-13
• 1.3 本論文主要內容和安排13-14
• 第二章 DC-DC開關電源的理論基礎14-27
• 2.1 DC-DC開關電源14-20
• 2.1.1 升壓型（Boost）DC-DC開關電源15-18
• 2.1.2 降壓型（Buck）DC-DC開關電源18-19
• 2.1.3 極性反轉型（Buck-Boost）DC-DC開關電源19-20
• 2.2 開關電源的調制方式20-23
• 2.2.1 脈沖寬度調制方式20-21
• 2.2.2 脈沖頻率調制方式21-22
• 2.2.3 脈寬?脈沖混合調制方式22-23
• 2.3 DC-DC開關電源的控制模式23-26
• 2.3.1 電壓控制模式23-24
• 2.3.2 電流控制模式24-26
• 2.3.3 兩種控制模式的比較26
• 2.4 本章小結26-27
• 第三章 電路系統設計及穩(wěn)定性分析27-40
• 3.1 電路設計功能和規(guī)格參數設計27-28
• 3.1.1 電路整體功能概述27
• 3.1.2 電路引腳功能描述27
• 3.1.3 電路的電學特性27-28
• 3.2 電路的系統設計及框圖28-30
• 3.3 芯片外圍器件的選擇30-33
• 3.3.1 選擇電感31-32
• 3.3.2 選擇輸入電容32
• 3.3.3 選擇輸出電容32
• 3.3.4 選擇續(xù)流二極管32
• 3.3.5 選擇功率開關管32-33
• 3.4 開關電源反饋環(huán)路穩(wěn)定性分析33-39
• 3.4.1 電壓反饋環(huán)路穩(wěn)定性的分析34-35
• 3.4.2 電流反饋環(huán)路穩(wěn)定性的分析35-39
• 3.4.2.1 固定斜率斜坡補償37-38
• 3.4.2.2 自適應斜坡補償38-39
• 3.5 本章小結39-40
• 第四章 芯片子電路的設計與分析40-64
• 4.1 基準電路40-47
• 4.1.1 基準工作原理40-42
• 4.1.2 基準電路的設計42-44
• 4.1.3 基準電路仿真驗證及結果分析44-47
• 4.1.3.1 基準電路的溫度特性44
• 4.1.3.2 基準的電源抑制比44-45
• 4.1.3.3 基準的線性調整率45-46
• 4.1.3.4 基準電路的瞬態(tài)啟動特性46-47
• 4.1.3.5 基準電路的大信號特性47
• 4.2 振蕩器電路47-52
• 4.2.1 振蕩器電路的設計與分析48-51
• 4.2.2 振蕩器電路仿真結果及分析51-52
• 4.3 誤差放大器的設計52-56
• 4.3.1 誤差放大器電路設計52-53
• 4.3.2 誤差放大器的仿真分析53-56
• 4.3.2.1 誤差放大器的相頻和幅頻特性53-55
• 4.3.2.2 誤差放大器的電源抑制比55
• 4.3.2.3 誤差放大器的輸入共模范圍55-56
• 4.4 自適應斜坡補償電路56-60
• 4.4.1 自適應斜坡補償電路的的設計56-59
• 4.4.2 自適應斜坡補償電路的仿真分析59-60
• 4.5 欠壓保護電路（UVLO）60-62
• 4.5.1 欠壓保護電路的設計60-62
• 4.5.2 欠壓保護電路的仿真62
• 4.6 本章小結62-64
• 第五章 芯片整體電路仿真64-70
• 5.1 電路仿真參數設置64
• 5.2 VIN=3.7V,RA=4Ω,N=5 時整體仿真結果64-67
• 5.3 VIN=3.7V,RA=4Ω,N=3 時整體仿真結果67
• 5.4 VIN=3.7V,RA=2Ω,N=5 時整體仿真結果67-69
• 5.5 本章小結69-70
• 第六章 結論70-71
• 致謝71-72
• 參考文獻72-74
• 攻讀碩士學位期間取得的成果74-75

【參考文獻】

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1 吳金,劉桂芝;一種脈沖振蕩電路的分析與設計[J];微電子學;2004年01期

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本文編號：856522