一款同步恒流恒壓控制的降壓型變換器的研究與設(shè)計(jì).pdf

1、隨著電子電力技術(shù)的迅猛發(fā)展，便攜式手持式設(shè)備種類和數(shù)量的日益增多，集成化電源管理系統(tǒng)已經(jīng)在通信，電子計(jì)算機(jī)，消費(fèi)類電子產(chǎn)品等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，移動(dòng)終端的電源管理系統(tǒng)集成化程度越來(lái)越高。高頻化、小型化、集成化已經(jīng)成為未來(lái)電源管理芯片的主要發(fā)展趨勢(shì)，如何在大范圍、大波動(dòng)輸入電壓條件下保持穩(wěn)定工作、輸出紋波小、對(duì)負(fù)載變化及時(shí)反應(yīng)并作出相應(yīng)調(diào)整和保證開關(guān)電源在降低自身功耗的同時(shí)提高其轉(zhuǎn)換率的要求已成為芯片研究與設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。
　　本論文

2、在深入分析了Buck型DC-DC開關(guān)電源轉(zhuǎn)換器的工作原理、調(diào)制模式、電流環(huán)的穩(wěn)定性以及電壓環(huán)路頻率補(bǔ)償?shù)确矫娴幕A(chǔ)上設(shè)計(jì)了一款同步恒流恒壓控制的降壓型DC-DC變換器芯片。該芯片的輸入電壓范圍為8.5～36V，典型值為12V，輸出電壓范圍為1.2～28V，典型值為5V，最大負(fù)載電流高達(dá)9.6A，采用225kHz的固定開關(guān)頻率，采用同步整流技術(shù)，芯片外部連接N型功率開關(guān)管和N型續(xù)流管，簡(jiǎn)化了系統(tǒng)內(nèi)部電路的設(shè)計(jì)，減小了驅(qū)動(dòng)損耗和導(dǎo)通損耗同時(shí)

3、減小了芯片面積。論文提出了一種新穎的恒流啟動(dòng)控制電路，通過外掛電阻控制輸出電流，與傳統(tǒng)啟動(dòng)電路相比啟動(dòng)時(shí)間短，電感電流在幾個(gè)周期內(nèi)快速上升至恒定峰值，維持恒流充電，輸出電壓快速上升，因此有效保證了啟動(dòng)過程中的帶載能力。該芯片采用PWM/PFM混合調(diào)制模式，當(dāng)輸出電流較大時(shí)芯片處于PWM調(diào)制模式，當(dāng)輸出電流較小時(shí)芯片進(jìn)入PFM模式，在此模式下，當(dāng)芯片進(jìn)入休眠模式時(shí)，關(guān)斷芯片大部分模塊，僅保留基本的模塊以減小靜態(tài)功耗，提高芯片輕載時(shí)的效率。

4、芯片內(nèi)部具有可以把輸入電壓轉(zhuǎn)化為芯片內(nèi)部需要的5V電壓的預(yù)調(diào)制電路，還集成了過溫保護(hù)、過壓保護(hù)、欠壓關(guān)斷等保護(hù)模塊，提高了工作效率。正常工作條件下轉(zhuǎn)換效率可達(dá)94％，從而節(jié)約成本同時(shí)減小了額外的花費(fèi)。
　　本文提出的同步恒流恒壓控制的降壓型變換器采用0.35μm標(biāo)準(zhǔn)BCD工藝，在Cadence軟件平臺(tái)下，利用Spectre仿真環(huán)境在不同的工藝角和不同的環(huán)境溫度下對(duì)所設(shè)計(jì)的芯片子模塊以及系統(tǒng)整體功能完成了仿真驗(yàn)證。從仿真結(jié)果來(lái)看，很