多模式，高效率的DC-DC转换芯片的研究与设计.pdf

浙江大学电气工程学院
硕士学位论文
多模式,高效率的DC-DC转换芯片的研究与设计
姓名:丁万新
申请学位级别:硕士
专业:电路与系统
指导教师:何乐年
20080510
摘要选择采用降压电路实现,并采用电压模式的刂品绞剑蕴岣呤涑龅以满足在小电流负载的情况下对高效率的要求。电路在负载电流较大绺械缌髁保捎每9仄德计芯片输入电压范围是.,输出电压范围是甐,实现了在本次课题设计采用同步整流技术,降低了变换器的整流损耗,提高了系统的效率;提出一种独特的前馈电路,使得系统的线性调节性能得到优化,同时使系统的响应更快速;根据设计目标,对电路的元件参数进行优化设计,以满足系统的低功耗要求;设计一种数字软启动电路,避免启动过程中出现的浪涌现象;高,低温度系数的电压和电流基准电路的设计,保证了系统中的其他电路的性混合信号模型设计和流片。仿真和测试结果表明该电路可实现蚉模式供电以及两种模式之间的平稳过渡,随着消费类电子产品的功能增多,性能进一步优化,对电源芯片的要求也进一步提高,要求效率更高,体积更小,输出电压更低,性能更稳定。相对其他电压转换技术,开关式的—电压转换芯片技术更能满足以上的要求。,以及各种控制方式的优缺点,最后精度和动态特性。并且辅以一种基于峰值电流和迟滞电压控制的刂颇J剑牡缪剐蚉控制工作模式,在负载电流较小绺械缌鞑涣辈捎肞工作模式。本次设的负载电流变化范围内的高转换效率。能;设计了一种合理的补偿电路,解决了电压控制模式中稳定性难的设计问题。芯片采用公司的保证了系统在较宽的电流负载范围内都具有很到的效率,同时具有较好的负载和线性调节能力。输出电压的误差小于±ィ畲缶蔡ぷ鞯缌髟,:变换器,同步整流,电压型刂疲袄〉缏罚咝缘鹘浙江大学硕士学位论文
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第一章绪论;黄鞯难芯勘尘随着电子与信息技术的迅猛发展,电子产品越来越广泛地应用于各个领域,低,消费群体越来越大,市场非常广阔【俊5嫦牙嗟缱硬饭δ茉嚼丛蕉啵画面质量和声音效果越来越好,但同时产品体积越来越小,这使得人们对电源的要求越来越高,也使得人们对电源的研究越来越重视。在近些年随社会各个领域的科技技术飞速发展,电源的发展也有了可喜的进步。首先随着工艺的进步,集成电路的规模越来越大,这对电源的影响是,一方面电路要正常工作,需要足够的电源电压;另一方面,集成电路特征尺寸越来越小,加上降低功耗的要求,电源电压又不能过高,因此电路所允许的电源电压范围越来越小。同时,为了减小电源波动可能对电路带来的不良影响,希望电源输出尽量稳定,输出噪声尽量小。然而,我们所能直接获取的电源往往达不到要求,或是过高,或是过低,或是不够稳定,有时甚至极性不对,更重要的是,直接利用这些电源往往效率很低,这就需要一个电源管理器来改善电源性能。,比如变压,整频器、不间断电源⒔涣魑妊蛊鳌⒐β室蜃硬钩テ鞯认嘤Φ牡缭垂芾矸桨和设备。进入七十年代以后,电子工业迅速崛起,出现了许多半导体电子产品,比如电视机、录像机、数码相机、移动电话等,电源管理的要求更加复杂,更加苛刻,往往在一个设备中需要提供高电压达数万伏,低电压却仅有几伏的多路电源,于是发展了各种开关电源。早期的开关电源采用分立组件和变压器实现,效本章首先阐述了电源芯片的应用背景以及发展历程,总结并比较了开关电源、线性稳压电源和电荷泵电源的特点。节指出了缪棺;黄鞯姆展趋势和本次设计的目的。节简单介绍了本次设计的主要内容和目标。特别是便携式电子产品和微型电子产品的近几年发展特别快,并且随着成本的降早期电源管理的着眼点主要在交流和强电的合理利用方面,电源管理的内容流,滤波等,后来随着电力工业的发展,产生了各种各样的需要,于是出现了变浙江大学硕士学位论文
管理向集成化发展,出现了集成稳压器,集成开关电源控制器,,又对电源管理的功能和性能提出了更高的要求,为了提高电池供电性和灵活性,希望电源管理器具有完善的保护功能和良好的受控性。便携产品常用电源管理芯片大概分为以下几种:脱共钗妊蛊最简单的线性稳压器,由于其本身导通管存在压降,所以它只能把输入电压降为更低的电压。它最大的缺点是在热量管理方面,因为其转换效率近似等于输出电压除以输入电压的值。例如,如果一个驱动图像处理器的淙氲缭词谴拥节锂电池标称的诘缌魑时输出缪梗敲醋;恍式鑫诘绺衅鞔⒛艿腄转换器,包括降压型,升压型升降压型瓸取?9厥紻瓺笛刮妊蛊鳎电阻开关和磁存储单元实现了高达%的效率,因此极大地降低了转换过程中的∮每9仄德矢叩腄瓺梢约ù蟮厮跣⊥獠康绺衅骱偷缛通常可以用好的设计技术来克服。但是