RBCOT架構(gòu)Buck變換器紋波補(bǔ)償技術(shù)研究與設(shè)計(jì).pdf

1、開(kāi)關(guān)電源以其體積小、轉(zhuǎn)換效率高、穩(wěn)壓范圍寬的特點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域已有50多年的歷史。作為開(kāi)關(guān)電源家族中的重要一員，DC-DC降壓型開(kāi)關(guān)電源即Buck變換器一直被廣泛應(yīng)用于生活、工業(yè)、軍事等領(lǐng)域中。隨著科技的進(jìn)步，電子設(shè)備的元件集成度越來(lái)越高、功能也越來(lái)越復(fù)雜，這對(duì)其供電芯片的各項(xiàng)指標(biāo)如輸出電壓精度、紋波幅度、動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度、穩(wěn)定性、轉(zhuǎn)換效率等均提出了新的要求?；诩y波控制的恒定導(dǎo)通時(shí)間(Ripple-Based Constant On

2、-Time,RBCOT)架構(gòu)Buck變換器以其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、瞬態(tài)響應(yīng)速度快、輕載效率高的優(yōu)點(diǎn)越來(lái)越多的應(yīng)用于便攜式電子設(shè)備供電領(lǐng)域。
　　本文首先對(duì)RBCOT架構(gòu)Buck變換器的背景、意義及其國(guó)內(nèi)外研究歷史與現(xiàn)狀進(jìn)行了介紹與分析，對(duì)幾種傳統(tǒng)的控制方式進(jìn)行了比較，并對(duì)RBCOT架構(gòu)中熱點(diǎn)問(wèn)題和現(xiàn)有解決方案進(jìn)行了分析與探討。然后對(duì)Buck變換器的工作原理進(jìn)行了詳細(xì)講解，并對(duì)其三種工作模式（連續(xù)導(dǎo)通模式、斷續(xù)導(dǎo)通模式、臨界導(dǎo)通模式）進(jìn)行了分

3、析與理論推導(dǎo)。接下來(lái)對(duì)RBCOT架構(gòu)Buck變換器工作原理、小信號(hào)模型建立方法、穩(wěn)定性進(jìn)行了講解;然后對(duì)其補(bǔ)償參數(shù)的設(shè)計(jì)與現(xiàn)有的紋波補(bǔ)償電路實(shí)現(xiàn)方式進(jìn)行了詳細(xì)分析。
　　針對(duì)現(xiàn)有補(bǔ)償方案的不足，本文提出了一種新穎的可以集成在芯片內(nèi)部的紋波補(bǔ)償方案?；诿枋龊瘮?shù)(Describing Function，DF)模型，本文對(duì)所提出的紋波補(bǔ)償方案進(jìn)行了小信號(hào)建模，并對(duì)其零極點(diǎn)分布及補(bǔ)償參數(shù)對(duì)零極點(diǎn)的影響進(jìn)行了詳細(xì)的分析與探討。不僅推導(dǎo)出了

4、系統(tǒng)穩(wěn)定性判據(jù)，而且對(duì)最佳補(bǔ)償參數(shù)值也進(jìn)行了定義。Simplis仿真結(jié)果和PCB實(shí)驗(yàn)結(jié)果都證明了所建立的系統(tǒng)模型與所推導(dǎo)的系統(tǒng)穩(wěn)定性判據(jù)的正確性。最后，本文基于0.18μm BCD工藝，搭建了所提出的補(bǔ)償方案的晶體管級(jí)電路，將此補(bǔ)償電路應(yīng)用于一個(gè)完整的RBCOT架構(gòu)Buck變換器系統(tǒng)中并對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行了仿真。仿真結(jié)果表明，此補(bǔ)償方案在不增加任何IC外圍元件的條件下可明顯增強(qiáng)系統(tǒng)穩(wěn)定性，解決了當(dāng)使用陶瓷電容等低等效串聯(lián)電阻(Equival