本文關(guān)鍵詞：高效率PWM控制電流型DC-DC升壓轉(zhuǎn)換電路的研究

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【摘要】：如今,可移動(dòng)電子設(shè)備已廣泛應(yīng)用到生活領(lǐng)域和工業(yè)領(lǐng)域之中,電源集成電路作為電子設(shè)備技術(shù)發(fā)展的前提已成為整個(gè)集成電路研究的熱點(diǎn)。大多數(shù)可移動(dòng)電子設(shè)備采用電池對(duì)設(shè)備進(jìn)行供電,由于某些可移動(dòng)電子設(shè)備所需要的充電電壓遠(yuǎn)高于電池的供電電壓,這為集成升壓轉(zhuǎn)換電路提供了廣闊的市場(chǎng)需求。論文主要研究了一款高效率PWM控制電流型DC-DC升壓轉(zhuǎn)換電路。首先介紹了DC-DC升壓轉(zhuǎn)換電路的基本工作原理和控制方式。其次,為了穩(wěn)定輸出電壓,論文采用了PWM調(diào)制及峰值電流采樣技術(shù)。再次,集成功率開關(guān)管于芯片內(nèi)部,減小DC-DC轉(zhuǎn)換電路外部分立元件個(gè)數(shù)及整體電路面積,有利于降低整體電路的功耗。最后據(jù)此設(shè)計(jì)了本論文DC-DC升壓轉(zhuǎn)換電路的系統(tǒng)構(gòu)架。接著,基于轉(zhuǎn)換電路功率損耗的深度分析,對(duì)同步整流、過零檢測(cè)、低功耗帶隙基準(zhǔn)和低功耗電流檢測(cè)放大電路進(jìn)行了設(shè)計(jì)和優(yōu)化,大大提高了整體電路的轉(zhuǎn)換效率。另外,為了避免不適宜的工作環(huán)境對(duì)DC-DC升壓轉(zhuǎn)換電路可能造成的損害,論文還設(shè)計(jì)了包括欠壓鎖存、過溫保護(hù)和軟啟動(dòng)在內(nèi)的保護(hù)電路用于提高芯片的使用壽命。本論文所設(shè)計(jì)的保護(hù)電路具有以下功能:當(dāng)升壓轉(zhuǎn)換電路出現(xiàn)輸入電壓過低或溫度過高時(shí),欠壓鎖存或過溫保護(hù)電路輸出控制電平使整個(gè)電路停止工作;在啟動(dòng)時(shí),軟啟動(dòng)模塊鉗位升壓轉(zhuǎn)換電路輸出端電壓,以避免電路輸出端的浪涌電流對(duì)電路造成損害。同時(shí),本論文還設(shè)計(jì)了匹配性良好、噪聲干擾小、結(jié)構(gòu)緊湊的轉(zhuǎn)換電路版圖。綜上所述,本論文DC-DC升壓轉(zhuǎn)換電路具有轉(zhuǎn)換效率高、響應(yīng)速度快、輸出電壓精度高、啟動(dòng)過程浪涌電流小等優(yōu)點(diǎn)。本論文DC-DC升壓轉(zhuǎn)換電路采用新唐科技公司的0.35μm的BCD工藝實(shí)現(xiàn),采用Spcetre仿真器進(jìn)行電路仿真,及采用Virtuoso和Calibre軟件完成版圖設(shè)計(jì)與驗(yàn)證。仿真結(jié)果表明當(dāng)輸入在2.5~5.5V在范圍內(nèi),轉(zhuǎn)換電路能穩(wěn)定輸出電壓至12.6V,同時(shí)電路系統(tǒng)具有0.933%的電源調(diào)整率(Supply Regulation)、2.46(%/A)的負(fù)載調(diào)整率(Load Regulation)、20mV以內(nèi)的輸出紋波電壓(Ripple Voltage)、91%的最高轉(zhuǎn)換效率(conversion efficiency),設(shè)計(jì)的DC-DC升壓轉(zhuǎn)換電路達(dá)到了高效率的性能指標(biāo)要求。
【關(guān)鍵詞】：DC-DC升壓轉(zhuǎn)換電路 高效率 同步整流 電流模式
【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】：2016
【分類號(hào)】：TM46;TN86
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 緒論10-16
• 1.1 開關(guān)電源的背景與意義10-12
• 1.2 開關(guān)電源的國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)12-14
• 1.3 論文的內(nèi)容與安排14-16
• 第二章 DC-DC升壓轉(zhuǎn)換電路的工作原理和控制方式16-27
• 2.1 DC-DC升壓轉(zhuǎn)換電路的基本組成和工作原理16-20
• 2.2 DC-DC升壓轉(zhuǎn)換電路的調(diào)制方法20-24
• 2.2.1 PWM調(diào)制20-24
• 2.2.2 PFM調(diào)制24
• 2.2.3 混合調(diào)制24
• 2.3 DC-DC升壓轉(zhuǎn)換電路的指標(biāo)24-26
• 2.4 本章小結(jié)26-27
• 第三章 DC-DC升壓轉(zhuǎn)換電路的效率研究與高效率電路設(shè)計(jì)27-51
• 3.1 DC-DC升壓轉(zhuǎn)換電路的框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)27-29
• 3.2 轉(zhuǎn)換電路功率損耗因素分析29-33
• 3.2.1 靜態(tài)損耗30
• 3.2.2 導(dǎo)通損耗30-31
• 3.2.3 開關(guān)損耗31-32
• 3.2.4 與時(shí)序相關(guān)的損耗32-33
• 3.3 提高DC-DC轉(zhuǎn)換電路的電源效率的電路設(shè)計(jì)33-49
• 3.3.1 同步整流電路33-39
• 3.3.2 過零檢測(cè)電路39-41
• 3.3.3 低功耗的帶隙基準(zhǔn)電路41-47
• 3.3.4 低功耗的電流檢測(cè)放大電路47-49
• 3.4 本章小結(jié)49-51
• 第四章 DC-DC升壓轉(zhuǎn)換電路的其他子電路與仿真51-64
• 4.1 欠壓鎖存電路51-54
• 4.2 過溫保護(hù)電路54-56
• 4.3 軟啟動(dòng)電路56-60
• 4.4 整體仿真60-63
• 4.4.1 電源調(diào)整率60-61
• 4.4.2 負(fù)載調(diào)整率61
• 4.4.3 輸出電壓紋波61-62
• 4.4.4 轉(zhuǎn)換效率62-63
• 4.5 本章小結(jié)63-64
• 第五章 DC-DC升壓轉(zhuǎn)換電路的版圖設(shè)計(jì)64-69
• 5.1 數(shù)字電路的設(shè)計(jì)64-65
• 5.2 模擬電路的設(shè)計(jì)65-68
• 5.2.1 帶隙基準(zhǔn)電壓模塊66
• 5.2.2 匹配66-67
• 5.2.3 保護(hù)環(huán)67
• 5.2.4 其他模塊67-68
• 5.3 整體版圖68
• 5.4 本章小結(jié)68-69
• 第六章 結(jié)論與展望69-71
• 6.1 工作總結(jié)69-70
• 6.2 展望70-71
• 致謝71-72
• 參考文獻(xiàn)72-75
• 攻讀碩士期間取得的研究成果75-76

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1123215