基于SIMULINK的單片集成開關(guān)電源穩(wěn)定性研究.pdf

1、開關(guān)電源作為系統(tǒng)的供能裝置，由于其性能的優(yōu)劣直接關(guān)系到電子設(shè)備能否達到技術(shù)指標要求以及安全可靠地工作，因此開關(guān)電源芯片一直是微電子學(xué)和功率電子學(xué)研究的熱點。本課題從系統(tǒng)定義到模塊設(shè)計與芯片測試，完成了兩款開關(guān)電源芯片的設(shè)計，并分別從小信號和大信號角度研究了影響開關(guān)電源穩(wěn)定性的因素。
　　 首先，采用電感電壓平均近似和電容電流平均近似的方法，建立了小信號下連續(xù)模式（CCM）DC/DC轉(zhuǎn)換器的功率級模型，實現(xiàn)了非線性向線性模型的轉(zhuǎn)化

2、，采用此模型得到的從“控制到輸出”的傳遞函數(shù)與采用狀態(tài)空間方法得到的傳遞函數(shù)一致。并在此基礎(chǔ)上基于Matlab工具對不同補償網(wǎng)路的頻域特性進行了設(shè)計和仿真，仿真結(jié)果表明采用雙極點-雙零點補償?shù)玫降南到y(tǒng)性能最好。
　　 其次，針對芯片的應(yīng)用環(huán)境，研究了外界條件對芯片穩(wěn)定性的影響，包括輸入輸出濾波電容的選擇，PCB布局和抗振鈴電路的設(shè)計。
　　 本文對芯片進行了流片與測試，測試結(jié)果表明，靜態(tài)電流、效率、輸入輸出范圍等關(guān)鍵指標

3、均滿足設(shè)計要求。同時采用以速度換精度的折衷方法，對第一次流片的芯片進行了優(yōu)化設(shè)計。一是將誤差放大器，帶隙等關(guān)鍵電路的帶寬降低到芯片內(nèi)部開關(guān)工作頻率的1/5，從而將工作頻率處誤差放大器的增益降低到-20 dB，以降低芯片輸出端的開關(guān)噪聲帶來的影響，提高芯片的抗干擾能力。二是增加了軟啟動設(shè)計，輸出過流保護電路設(shè)計和鉗位電路設(shè)計，以提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度。仿真結(jié)果表明，優(yōu)化后的芯片與第一次流片結(jié)果相比：輸出波紋降低了50%；在帶寬降低的情況下，響