本文關(guān)鍵詞：一種片上集成高性能電源管理電路設(shè)計(jì)　出處：《電子科技大學(xué)》2014年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

  更多相關(guān)文章： DC/DC轉(zhuǎn)換器 小信號(hào)模型 系統(tǒng)穩(wěn)定性 片上集成

【摘要】：隨著集成度與CMOS工藝的不斷發(fā)展,集成了模擬、射頻、數(shù)字以及電源電路在內(nèi)的片上系統(tǒng)(SOC)成為了市場(chǎng)的核心。在競(jìng)爭(zhēng)越來(lái)越激烈的IC市場(chǎng)下,為了提高SOC的效率,就必須使用現(xiàn)有的IP核。然后將所需要的IP核模塊“拼接”成符合一定功能需求的系統(tǒng)芯片。因此需要設(shè)計(jì)一種片上電源管理IP核以滿足片上系統(tǒng)的需求。根據(jù)上述需要,本文設(shè)計(jì)了一種能給數(shù)字、射頻等片上電路供電的電源管理電路IP核。該電路選用的是效率高的BUCK結(jié)構(gòu),開關(guān)頻率1.5M,靜態(tài)電流小于250μA,最大輸出平均電流600mA,效率最高可以達(dá)到95%,輸出電壓可以根據(jù)片上系統(tǒng)電路的需要可以改變?nèi)?.2V、1.5V、2.5V等。該電路采用峰值電流控制方式的同步整流電路,同時(shí)該電源電路本身還具有一系列保護(hù)功能模塊,能夠保證電路的正常工作。首先,本文分析了BUCK拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的工作原理及其主要的性能指標(biāo)。其次,根據(jù)需求提出了電源管理電路的系統(tǒng)框圖,設(shè)定了電路的整體性能指標(biāo),闡述了電路結(jié)構(gòu)的小信號(hào)模型和推導(dǎo)了其傳輸函數(shù),在傳輸函數(shù)的基礎(chǔ)上分析了零極點(diǎn)位置,提出了系統(tǒng)穩(wěn)定性的解決方案。然后詳細(xì)分析設(shè)計(jì)并仿真驗(yàn)證了誤差放大器、振蕩器、輸出電壓檢測(cè)電路、零電壓檢測(cè)電路、小電流檢測(cè)電路。其中誤差放大器的作用是將反饋網(wǎng)絡(luò)反饋的電壓與參考電壓進(jìn)行誤差放大,這個(gè)放大信號(hào)可以改變占空比,從而使輸出電壓穩(wěn)定;振蕩器的作用是提供了功率管的開關(guān)時(shí)鐘和提供了斜坡補(bǔ)償電路中需要的鋸齒波信號(hào);輸出電壓檢測(cè)電路的作用是保證輸出電壓正常;零電壓檢測(cè)電路的作用是檢測(cè)功率開關(guān)管與同步開關(guān)管是否同時(shí)導(dǎo)通,同時(shí)導(dǎo)通時(shí)關(guān)閉同步管;小電流檢測(cè)電路檢測(cè)同步整流管電流大小值,在小電流時(shí)候,關(guān)閉同步整流管,續(xù)流由寄生二極管起作用,防止電感電流出現(xiàn)震蕩。最后,結(jié)合片外器件對(duì)電源系統(tǒng)進(jìn)行整體仿真驗(yàn)證,其仿真結(jié)果表明,電路滿足了設(shè)計(jì)要求,并對(duì)電路的版圖做了簡(jiǎn)要的說(shuō)明。
[Abstract]:With the continuous development of integration and CMOS process, analog and RF integrated. In order to improve the efficiency of SOC in IC market, digital and power supply circuits have become the core of the market. You must use the existing IP core. Then you "splice" the required IP core modules. Therefore, it is necessary to design an on-chip power management IP core to meet the requirements of on-chip system. In this paper, a power management circuit IP core which can supply power to digital, RF and other on-chip circuits is designed. The circuit uses an efficient BUCK structure with a switching frequency of 1.5m. The static current is less than 250 渭 A, the maximum output average current is 600 Ma, the highest efficiency can be up to 95. The output voltage can be changed according to the need of the on-chip system circuit, such as 1.2 V or 1.5 V. At the same time, the power supply circuit also has a series of protection function modules, which can ensure the normal operation of the circuit. This paper analyzes the principle of BUCK topology and its main performance indicators. Secondly, according to the requirements of the power management circuit system block diagram, set up the overall performance index of the circuit. The small signal model of the circuit structure and its transfer function are introduced. The zero pole position is analyzed on the basis of the transmission function. Then, the error amplifier, oscillator, output voltage detection circuit and zero voltage detection circuit are designed and simulated in detail. The function of the error amplifier is to amplify the feedback voltage and the reference voltage, which can change the duty cycle and make the output voltage stable. The oscillator provides the switching clock of the power transistor and the sawtooth wave signal needed in the ramp compensation circuit. The function of the output voltage detection circuit is to ensure the output voltage is normal; The function of the zero-voltage detecting circuit is to detect whether the power switch tube and the synchronous switch tube are on at the same time, and to close the synchronous tube when the power switch is on at the same time; The small current detection circuit detects the current value of the synchronous rectifier. When the current is small, the synchronous rectifier is closed and the continuous current is operated by the parasitic diode to prevent the inductor current from oscillating. Finally. The simulation results show that the circuit meets the design requirements, and the layout of the circuit is explained briefly.
【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)】：TN86

【共引文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1412788