【摘要】：電源廣泛應用于科學研究、經(jīng)濟建設、國防設施以及日常生活的各個方面,所以高性能電源IC的作用顯得愈加重要。電源朝著高集成度,高轉換效率,低功耗的方向發(fā)展,降壓型開關電源由于自身具備的優(yōu)異性能取代了線性穩(wěn)壓器。目前,降壓型開關電源芯片是當今電源的主要研究方向。結合公司項目,通過系統(tǒng)設計、電路設計和性能仿真驗證,設計一款基于脈沖寬度調(diào)制的降壓型開關電源芯片。芯片主要包括帶隙基準、誤差放大器、比較器、振蕩器等模塊。通過分析DC-DC的工作原理可知,DC-DC從V_(IN)吸取的電流是脈沖式的,V_(IN)波動較大,會導致內(nèi)部電壓基準的PSRR性能變差。采用子線性穩(wěn)壓器為電壓基準電路進行預穩(wěn)壓和負反饋網(wǎng)絡兩種提高PSRR的方法,設計一種具有高PSRR的參考電壓電路,有效抑制DC-DC輸出端的電源噪聲。設計的誤差放大器能夠在瞬態(tài)工作時高效運行。芯片內(nèi)部同時集成了欠壓鎖定、軟啟動、熱關斷等保護電路,監(jiān)測芯片的輸入電壓和溫度,并降低浪涌電流。傳統(tǒng)開關電源中振蕩器頻率調(diào)節(jié)范圍小,控制模式單一,并且產(chǎn)生的波形放電時間長,易導致頻率失真。設計一種頻率可調(diào)的鋸齒波振蕩器,具有多模式調(diào)節(jié)頻率功能。采用兩個電容充放電疊加方式產(chǎn)生鋸齒波,能夠?qū)⒎烹娺^程隱藏且放電時間減小接近于零,優(yōu)點是占空比大。借助Cadence EDA工具,采用0.18μmBCD工藝,對芯片內(nèi)部模塊進行仿真并繪制版圖,仿真表明,芯片輸入電壓為3V至6V,寬PWM頻率為可調(diào)280KHZ~700KHZ,最大輸出電流為6A,可調(diào)輸出電壓低至0.9V。
【學位授予單位】：沈陽工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TN402
【圖文】：

圖 2.3 異步整流 BUCK 開關電源的拓撲結構圖Fig. 2.3 The topology diagram of asynchronous rectifier buck DC-DC圖 2.4 同步整流 BUCK 開關電源的拓撲結構圖Fig. 2.4 The topology diagram of synchronous rectifier buck DC-DC脈沖寬度調(diào)制多數(shù) DC-DC 轉換器通過控制功率 MOSFET 導通時間和脈沖周期（即占來改變輸出電壓，這種控制形式稱為脈沖寬度調(diào)制（PWM）。帶 PWM關電源一般有兩個控制電路分別是電壓控制模式和峰流控制模式[15]。電

圖 2.4 同步整流 BUCK 開關電源的拓撲結構圖Fig. 2.4 The topology diagram of synchronous rectifier buck DC-DC 脈沖寬度調(diào)制多數(shù) DC-DC 轉換器通過控制功率 MOSFET 導通時間和脈沖周期（即占來改變輸出電壓，這種控制形式稱為脈沖寬度調(diào)制（PWM）。帶 PWM關電源一般有兩個控制電路分別是電壓控制模式和峰流控制模式[15]。電反饋控制信號僅僅只有輸出電壓，即系統(tǒng)中只有一個電壓反饋回路[16]。的反饋控制信號不僅有負載電壓而且有電流，其中電感電流或負載電流控制，負載電壓反饋構成外環(huán)控制，實現(xiàn)雙環(huán)控制[17]。1）電壓控制方式壓控制模式的拓撲結構如圖 2.5 所示，電壓控制模式包含一個內(nèi)部時鐘以，但也可以同步外部時鐘。通過以一定時間設定鎖存器來打開開關管，恒定的開關頻率。該振蕩器還提供斜坡電壓，該斜坡電壓通過對電容器現(xiàn)，用作 PWM 比較器的參考波形。誤差放大器用于比較穩(wěn)壓器的輸出

圖 2.9 參考電壓電路整體框圖Fig. 2.9 The block diagram of reference voltage circuit產(chǎn)生電路設計T 電流產(chǎn)生電路如圖 2.10 所示，四個交叉耦合 BJT 產(chǎn)生 VT這一特性，產(chǎn)生了 PTAT 電流，這里 Q1、QΔ VBE和 Rp產(chǎn)生電流 IR：BE1 BE4 BE3 BRE2PV +V -V -VIR 1 4 3 2 T1 4PPR TA2T3i i A A V) ln(CD)A A i iI =ln =IR（ 極面積 A3 是 Q1 的 D 倍，Q2 的 A2 是 Q4 的 A4 的，Q2 和 Q4 也同樣如此，所以產(chǎn)生了一個 PTAT 電。

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本文編號：2764596