電流模式控制PWM單片開關(guān)電源的研究與設(shè)計(jì).pdf

1、半導(dǎo)體集成電路是現(xiàn)代電子信息產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)與核心，單片開關(guān)電源被譽(yù)為高效節(jié)能電源，以其體積小、重量輕、效率高、輸出范圍寬等優(yōu)勢(shì)成為穩(wěn)壓電源的發(fā)展方向。
　　 作者在大量分析PWM調(diào)制、電流模式的開關(guān)電源管理集成電路的工作原理的基礎(chǔ)上，提出了一種用于DC-DC變換的降壓型電源管理集成電路。該電源管理電路是在CSMC(華潤(rùn)上華)0.5um標(biāo)準(zhǔn)CMOS工藝模型庫下進(jìn)行設(shè)計(jì)，在CadenceSpectre下進(jìn)行仿真驗(yàn)證。
　　 該開

2、關(guān)電源管理集成電路的的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為Buck型(降壓型)，工作狀態(tài)為為電感電流連續(xù)狀態(tài)，控制模式為自適應(yīng)斜坡補(bǔ)償?shù)姆逯惦娏鞣答伳Ｊ?，調(diào)制方式為PWM(脈沖寬度調(diào)制)方式。作者對(duì)組成系統(tǒng)的的子模塊：帶隙基準(zhǔn)源、誤差放大器、鋸齒波發(fā)生器、PWM比較器、自適應(yīng)補(bǔ)償電路、電流采樣電路、軟啟動(dòng)電路、欠壓、過壓、溫度保護(hù)電路、邏輯控制電路進(jìn)行了細(xì)致的設(shè)計(jì)。對(duì)構(gòu)成系統(tǒng)的器件的參數(shù)進(jìn)行了仔細(xì)的調(diào)整。對(duì)每個(gè)子模塊進(jìn)行了仿真驗(yàn)證。對(duì)模塊仿真結(jié)果和模塊工作過程進(jìn)

3、行了詳細(xì)的分析。對(duì)系統(tǒng)的整體電路進(jìn)行了仿真、優(yōu)化。
　　 特別是：在帶隙基準(zhǔn)中的啟動(dòng)電路利用版圖冗余晶體管設(shè)計(jì)，減小了電路的規(guī)模，靜態(tài)電流只有1-2uA，有效的降低了功耗；在帶隙基準(zhǔn)中采用非線性二階電流INL對(duì)輸出電壓進(jìn)行補(bǔ)償，基準(zhǔn)電壓的溫度系數(shù)達(dá)到了2.4×10-6V/℃；在運(yùn)算放大器的設(shè)計(jì)中，輸出級(jí)采用了Cascode(共源共柵)結(jié)構(gòu)，減小了系統(tǒng)的密勒效應(yīng)，提高了集成運(yùn)放的電壓增益，提高了系統(tǒng)的PSRR(電源抑制比)和CMR

4、R(共模抑制比)，輸入管采用PMOS，減小了系統(tǒng)噪聲；在斜坡補(bǔ)償電路中采用自適應(yīng)斜坡補(bǔ)償電路，較好的解決了當(dāng)前應(yīng)用廣泛的固定補(bǔ)償電路的過補(bǔ)償問題；在電流模式選擇中采用了峰值電流電流模式，提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度；并且設(shè)計(jì)了更加穩(wěn)定可靠的保護(hù)電路等。
　　 經(jīng)對(duì)系統(tǒng)電路的仿真驗(yàn)證，仿真結(jié)果表明：各個(gè)模塊均達(dá)到了預(yù)定設(shè)計(jì)要求，整體電路性能達(dá)到預(yù)定設(shè)計(jì)要求。該電源管理集成電路輸出電壓為1.8V-4.5V，輸入電壓為3.3V-5.0V，內(nèi)部工