【摘要】：隨著集成電路的快速發(fā)展,各種便攜式電子產(chǎn)品層出不窮,消費(fèi)者對(duì)電子產(chǎn)品的需求也越來(lái)越多,電源作為電子產(chǎn)品的重要組成部分,它的性能好壞對(duì)電子產(chǎn)品的穩(wěn)定性和可靠性具有重要的影響。開(kāi)關(guān)電源具有轉(zhuǎn)換效率高、體積小、重量輕、抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn),在電源市場(chǎng)中所占的市場(chǎng)份額較高。自適應(yīng)導(dǎo)通時(shí)間控制模式的降壓型轉(zhuǎn)換器由于具有控制環(huán)路簡(jiǎn)單、瞬態(tài)響應(yīng)速度快的特點(diǎn)成為開(kāi)關(guān)電源的研究熱點(diǎn)。同時(shí)隨著芯片集成度的提高,系統(tǒng)的功耗也隨之增加,這會(huì)導(dǎo)致芯片的溫度升高,對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性工作產(chǎn)生重要的影響,因此,為了維持系統(tǒng)的穩(wěn)定性需要在芯片內(nèi)部設(shè)置過(guò)溫保護(hù)電路。本文的主要內(nèi)容就是針對(duì)自適應(yīng)導(dǎo)通時(shí)間定時(shí)器和過(guò)溫保護(hù)電路進(jìn)行研究與設(shè)計(jì)。本文首先對(duì)該課題的研究背景及意義、Buck型開(kāi)關(guān)電源和過(guò)溫保護(hù)電路現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了介紹;然后對(duì)Buck型DC-DC轉(zhuǎn)換器的基本工作理論基礎(chǔ)進(jìn)行了概述;接著對(duì)系統(tǒng)的主要組成部分和工作原理進(jìn)行了分析介紹;然后對(duì)自適應(yīng)導(dǎo)通時(shí)間定時(shí)器和過(guò)溫保護(hù)電路進(jìn)行了研究設(shè)計(jì),包括比較器電路、導(dǎo)通時(shí)間產(chǎn)生電路、溫度檢測(cè)電壓產(chǎn)生電路等。自適應(yīng)導(dǎo)通時(shí)間定時(shí)器電路中的比較器采用三級(jí)放大電路來(lái)提高增益,減小傳輸延時(shí);在導(dǎo)通時(shí)間產(chǎn)生電路中采用了與輸入電壓成正比的電流來(lái)作為偏置電流,使導(dǎo)通時(shí)間能夠根據(jù)輸入、輸出電壓的變化實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)的調(diào)節(jié)。過(guò)溫保護(hù)電路中溫度采樣電路基于三極管基極-發(fā)射極的溫度特性產(chǎn)生,隨輸入電壓的變化較小,具有較高的穩(wěn)定性。在Cadence軟件中,基于0.18μmBCD工藝模型,利用Hspice軟件對(duì)電路進(jìn)行功能仿真分析,仿真結(jié)果表明,系統(tǒng)典型工作頻率為1.5MHz,輸出電壓為1.8V;導(dǎo)通時(shí)間能夠隨輸入電壓的增大而減小,隨輸出電壓的增大而增大;輸入電壓在3V~5.5V范圍內(nèi)變化時(shí),系統(tǒng)工作頻率最大誤差為2.7%,輸出電壓在1.2V~2.4V范圍內(nèi)變化,系統(tǒng)工作頻率最大誤差為2.0%;過(guò)溫保護(hù)電路在典型應(yīng)用下,過(guò)溫閾值為150.5℃,恢復(fù)閾值為130.5℃,輸入電壓在3V~5V內(nèi)變化時(shí),過(guò)溫閾值和恢復(fù)閾值的最大變化量為0.01℃,遲滯溫度穩(wěn)定在20℃;最后將定時(shí)器和過(guò)溫保護(hù)電路進(jìn)行聯(lián)合仿真,仿真結(jié)果顯示系統(tǒng)在處于過(guò)溫狀態(tài)下時(shí)停止工作;當(dāng)溫度下降到使過(guò)溫保護(hù)電路輸出為低電平時(shí)系統(tǒng)恢復(fù)正常工作,實(shí)現(xiàn)過(guò)溫保護(hù)的功能。
【學(xué)位授予單位】：西南交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：TN402
【圖文】：

_ 37 _ 37_ 28 _ 28( ) ( )( )( ) ( )M MM MW WVin Vp VinL LIonW WR RL L 式（3-9）可知，Ion 是與輸入電壓 Vin 成正比的電流。表 3-2 電路主要 MOS 管尺寸 管名稱(chēng) 類(lèi)型 寬（W/μm） 長(zhǎng)(L/μm) 并聯(lián)數(shù)M32/ M36 nmos 8 0.8 1M34/ M35 nmos 2.5 4.2 1M30/ M38 nmos 4 0.7 1M28 nmos 2 4.5 8M37 nmos 2 4.5 1該電路進(jìn)行仿真分析，在典型工藝模型下，Vin 從 3V~5.5V 變化，-25℃、25℃、85℃時(shí)電流 Ion 的仿真結(jié)果如圖 3-8 所示，從圖中可以 為 4V 時(shí)的電流與 Vin 為 5.5V 時(shí)的電流比值近似等于兩個(gè)電壓的比電流 Ion 與 Vin 成線(xiàn)性關(guān)系變化。

共模輸入范圍（ICMR :Input Common Mode Range）：共模大電路中兩個(gè)輸入端的信號(hào)大小相等，并且極性相同，共平的輸入范圍，在這個(gè)范圍內(nèi)，使比較器內(nèi)部元器件能夠比較器的兩端加上合適的電壓，在圖 3-9 中可以看出該比足：_ 9 , ( 6) _ 9112biasTH M in com IN SD M TH MI R V V V V V器 ICMR 進(jìn)行仿真分析，仿真原理為：對(duì)比較器的正向輸ef）進(jìn)行直流電壓掃描分析，將比較器的負(fù)向輸入端（輸入輸出端（圖 3-9 中 out 結(jié)點(diǎn)）短接，測(cè)試出輸出電壓能跟圍即為共模輸入范圍。圖 3-10 為典型工藝模型下，電源電6V、5.5V，溫度 T 分別為-25℃、25℃、85℃時(shí)對(duì)比較器共圖，從圖中可以看出當(dāng) Vin=3V 時(shí)，共模輸入范圍為 0V～，共模輸入范圍為 0V～2.81V；當(dāng) Vin=5.5V 時(shí)，共模輸入范較器正向端參考電壓 Vref 正常工作時(shí)，能滿(mǎn)足共模輸入范

圖 3-11 CMRR 仿真結(jié)果圖端再接幅值為1V的交流信號(hào)，在輸入電壓為3.6V，溫度分別進(jìn)行仿真，仿真結(jié)果如圖 3-11 所示，從圖中可以看出共模最大為 100 dB，具有較強(qiáng)的共模信號(hào)抑制能力。源電壓抑制比（PSRR：Power Supply Rejection Ratio）：電電源電壓波動(dòng)時(shí)，輸出電壓抑制輸入電壓波動(dòng)的能力，其計(jì)算AvdPSRRAdd ，Add表示輸出對(duì)輸入電源電壓波動(dòng)的增益，其值越小越好高表示輸出隨電源的波動(dòng)穩(wěn)定性越高。器的電源電壓抑制比進(jìn)行仿真，將比較器負(fù)向端與輸出連接

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 孫偉;李仁;;SRM的相繞組導(dǎo)通時(shí)間控制[J];電氣傳動(dòng);1989年05期

2 楊金亮;李天生;;恒定導(dǎo)通時(shí)間電路的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J];溫州職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào);2016年02期

3 Richard Nachazel;;檢測(cè)總導(dǎo)通時(shí)間的電路[J];電子設(shè)計(jì)技術(shù);1999年07期

4 張峰;王婷;熊建榮;陳延明;;恒定導(dǎo)通時(shí)間控制的交錯(cuò)式功率因數(shù)校正電路[J];廣西大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2014年06期

5 沈霞;王洪誠(chéng);方瑋;;基于恒定導(dǎo)通時(shí)間的V~2控制方法研究[J];電測(cè)與儀表;2009年11期

6 章瑤易;朱靖;賀青;;一種新穎的固定導(dǎo)通時(shí)間控制Buck變換器的直流偏置消除方法[J];華東電力;2014年12期

7 王金平;許建平;蘭燕妮;徐楊軍;;基于輸入電壓前饋補(bǔ)償?shù)拈_(kāi)關(guān)變換器恒定導(dǎo)通時(shí)間控制技術(shù)[J];電工技術(shù)學(xué)報(bào);2012年02期

8 毛敏;;自適應(yīng)導(dǎo)通時(shí)間降壓電路的虛擬ESR環(huán)路設(shè)計(jì)[J];電源世界;2012年08期

9 馬海龍;于田芬;王婷;陳延明;;基于恒導(dǎo)通時(shí)間控制的自驅(qū)動(dòng)PFC的研制[J];電源技術(shù);2015年12期

10 Osvaldo Enrico Zambetti;Alessandro Zafarana;;電壓控制與恒定導(dǎo)通時(shí)間拓?fù)渲鶶TVCOT提升電源轉(zhuǎn)換器性能[J];中國(guó)電子商情(基礎(chǔ)電子);2013年04期

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 張瓷平;一種自適應(yīng)導(dǎo)通時(shí)間Buck型DC-DC轉(zhuǎn)換器控制模塊的研究與設(shè)計(jì)[D];西南交通大學(xué);2018年

2 裴冬斌;基于恒定導(dǎo)通時(shí)間的功率因數(shù)提高方法研究[D];西安電子科技大學(xué);2014年

3 張瑜;基于自適應(yīng)導(dǎo)通時(shí)間的高效BUCK變換器的設(shè)計(jì)與研究[D];電子科技大學(xué);2015年

4 劉浩;恒定導(dǎo)通時(shí)間控制的高效恒流源系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D];電子科技大學(xué);2011年

5 王小平;CRM Buck PFC變換器的變導(dǎo)通時(shí)間控制研究[D];南京理工大學(xué);2017年

6 付奎;一種具有自適應(yīng)導(dǎo)通時(shí)間的高效BUCK變換器的研究與設(shè)計(jì)[D];電子科技大學(xué);2016年

7 謝海武;一款恒定導(dǎo)通時(shí)間控制模式的降壓型變換器的分析與設(shè)計(jì)[D];電子科技大學(xué);2013年

8 徐俊;基于自適應(yīng)恒定導(dǎo)通時(shí)間的Buck變換器的研究與設(shè)計(jì)[D];電子科技大學(xué);2017年

9 徐楊軍;恒定導(dǎo)通時(shí)間控制Buck變換器研究[D];西南交通大學(xué);2015年

10 代高強(qiáng);一種高壓可編程固定導(dǎo)通時(shí)間控制BUCK轉(zhuǎn)換器的研究與設(shè)計(jì)[D];電子科技大學(xué);2013年

本文編號(hào)：2776195