低功耗DCDC变换器的设计研究

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ut图213boost电路ccm工作波形图212boost电路dcm工作波形23boostdcdc变换器反馈控制方式介绍dcdc开关电源反馈控制电路相对于线性稳压电源电荷泵的控制电路要复杂的多其控制方法也有很多种按照反馈调制方式的不同可分为pwm控制pfm控制pwiipfm混合控制三种方式按照反馈控制模式的不同可分为电压型反馈控制模式电流型反馈控制模式等方式
浙江大学硕士学位论文
致
谢
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图目录
图１．１电源技术的发展过程．．－．－－，，．－．一 ‘ ．．．． … １－．．．． … ．．－．．．．．． ’ －－ … ’ ．．．－．．－ ’ ．． … ．－．图２．１线性稳压电源电路原理图．．．．．．，．．．．．．… … ５．．．－．．．．．．．．．．．－－一．．．－．图２电荷泵电压反转器电路原理图．，．．．．．．．．．． … … ６２一－．．．－．．．．．．．．．．－－－．．．．－－－… ， … ．．’ 图２．３电荷泵电压反转器不同阶段等效电路图．－－．．．．．．．－．６－－．．－．．．．…… －．．．－．．．．－．－图２．４电荷泵降压变换器电路原理图．．－．．－．，．．．一， … ７．．－－．．一．．．．－－．．．．．．． … 图２．５电荷泵降压变换器不同阶段等效电路图．．．－．，．－．．－７．．．．… ．－．．．－．．－．．－．．．．．．．．．一图２．６电荷泵升压变换器电路原理图．． … ，，，．．．．．．．．－８．－ … 一．．．．．．．．．．．－．’．．－－－．一．图２．７电荷泵升压变换器不同阶段等效电路图．－－．．．．．．．－一８－．．．’ ．－－．．－．－．．．－－－ ’ ．．．图２名最基本的斩波电路图及工作波形．－－－．．．．．－ … ， … ８－－．－－．．． … ．．．－．．．．．－－．． ’ ．． … 图２Ｂｓ变换器电路原理图．，．．．．．．．一，．．．．． … ９．ｇｏｔ … ．．－．．．．．．．．．… ．．．．．．．．．．．－图２０由晶体管和二极管组成的Ｂｓ电路．．．．．．．．．．． … １．１ｏｔ．．．．．－－．．．… ０ ’ ’ －－．．．．－－．．．－．图２不同阶段ｂｓ电路的等效电路图．．．．１ｏｔ．．． ……，－．．… … ，．．１－．．．．－．．－．．．．．一
电容的恒流源充放电设计了频率基本不随电源电压变化的锯齿波发生器；另外，
设计了低功耗宽带误差放大器、低功耗功率管驱动电路等。论文分析了Ｂｔｏｓ变换器系统存在的常见问题，如无法启动现象、启动时电流浪涌现象、系统不稳定等，并相应地加入了最大占空比限制电路，软启动电路与过流保护电路，以及反馈补偿网络。并对这些电路进行了仿真优化与测试。最
（ＭＩ．ｕＣＳｒｃｓ．ＳＣＯ８１ｍＭＯＰｅｓｏ）
ｈｓｓｎｙｎｏＰｔｄａｇｎｉｄａａｏＤ／ＴｉｔｅａｌｓｓａｅａｄｃｍａｓｅａｖａｅａｄｄａｖｔｅｆＣＣｈｉＺｅｒｈｔｎｓｎｇＤｃｎｅｅａｄｆｄａｋｏ１１ｍｏｓａｄｅｄｔ１ｎｓａｒｌｉｔｏｖｒｎｅｂｃｃｎｏｉｅｄ，ｔｅｎｉｔｅｉｇｅｔｒｓｅｒｌｔｇｎｈｎｈｎｅ１ｅｈａｚｈｔｎＤ／ＣｃｅｅｂｓｉｏｓｉｕｎｄｖｌｅｍｄＷＭｆｄａＣＤｖｎｔｏｒｒｙｕｎｇＢｏｔｃｌｃｒｔａｏａｔｇｏｅｐｅｂｃｅｋｃｒｌｍｔｄＤｓｎｎｄｏｔｉｎｈａｅｏｏｓｉｕｔｎｌｏｏｉｅｌ．ｅｇｇａｐｉｚｇｔｒｔｆＢｏｔｃｌｇｌｌｏｉ１ｎｍｉｅＰａｅｍｒｃｒｔ
关键词：。ｓ变换器，Ｂ。ｔ同步整流，电压型ＰＷＭ控制，基准电压源，误差放大器，
锯齿波发生器、功率管驱动电路
浙江大学硕士学位论文
Ａｂｔ８ｔｓｆＣ
Ｗｉｔａｚｇｅｏ１ｆｅｏ（ｔｎＰｅｎｌｈ０ａｎｄｖ１ｌｏｔＳＣＳｓｏｃｉｔｈｏｇｔＳＣｈｅｔｈｍｉｅＰ１ｔｎｅｈｙｅｍｈ）Ｃｏｅ ’ ｙｈｂａｅｅｒｅｃｓｆｅＣｆｌｈｃｂｓｔｓｔｉａｂｃｅｄｃａｅｍｔＰｆｕｏｔＩｉｄａｅａｏａｈｔｓｅｏｈｉｏｍｈｅ．ｎｅｆｙａｈｎｍｔｏｈｉｏｓＣＩｇｔｇｅｉａｉｔａｏｉｉ，ｅｉａｐｔｔｔｅｆｏ．ｅａｎｔｄｔｃｉ，ｎ｝ｃｕｓｔｓｌｓ旧ｌｅｍｔｎｒｉｈｇｒｓａｇｒｔｈ，ａＪｅｉｃｌｕｃｏｕｓｃｎｒｃｌｎｔｓａｄｖｅｏｓｇｓｃｏｓｉｏｏｍｄｌ，ｏｅｅｉｕａｄｅｒｅｅｉｓａｉｅｌｅｆｉｏｔｆｅｖｓｒｔｃｓｈｔｇＯｃｎｎｌｉｌｎｃｍｒａｙｔｌＢａｏｔｅｄｌｎｅＰｗｒｕＰｗ１ｉｔｆＩａｏｆｔｓｓｎｕｌｆｅｍｕｅｅｏｅｓＰ１ｈｈｓｅｔｄｎｏｈｅ．ｔｌｈｏｓｓｄ，ｙｃｈｏｎｔｒｅｉｓｔｔｗｒ．ｅｏｎｏｏｉｔＰｖｅＳＣｃｉＰｅｂｕｎｏｙｅｏｏＴｃｓｍｋｈｍｓｌｎｓｒｉｔｏｈｏｒｙｉｎｉｔｕｏ０ｄｈｅＰｗ，ｓｇｅｒｏｏｃｕｌＣＢｎｒｏｅｃｔｐｗｒｏｕＰｏ，ｅｕｅｏｍＰｗｓＰＩ．ｕｉｏｅｔｒｕｅｅｏｅｃｓｍｔｎｔｖｌｎｅｒｒＰｙｔｄｒｄｈｎｉｈｏｌｓｏｔｔａｓｓｍａｄｅｏ，ｅｅｇｅｗｔａｏｅａｔＰｅｓＰｆｏｌｙ，ｌｔｃｓｔｄｓｒａｏｓｉｇ１ｈＯｒｕｌｅｈｔｔｌｈｔｈｅｉｓｎｌｎｒｅｅｗｎｔｔＰｙｏｕ．ｔｈｅｅｏｅｆｅｃｕｔＰ玲ｓｎｔｖ招ｒｇｆｈｍｄｌＷｉｔｄｖｌｍｏｓｉｄｃｒ找ｅａｄｈｏｅＰｅｎｏｔｅｈｅＰｎｔｎｎｌｏｏｓｅ目Ｉｅｐ比ｌｄｖｅｔｄｔｄｉ众ｕｔＰｗｓｐｍｃｂｔＬｈｌ鸽ｏ山ｅｅｉ，ｅｇｌｅｃ月ｅｔ０ｅｕｌｕｅｅＴｅ田ｅｃｈｉａｖｅｓｈｓｉｓｅｒｐｙｂｓＰｏｏＰｃｒｎｌｏｓｓｅｒｅｏｆｒｅｒｅ．ｔ一Ｄ心ＣｃｅｆｕｕｌｅｔｏｓｉｔＰｍＰｉｏｅａｈＳ即Ｃｏｌｔｌ，ｗｌｈｉｔｎｒｓｃｒｅｓＰｃｎｅｅｉａｏｅｉＰｒ．ｏＴｒｓｓｖｒｍｏａｖｔｌｙｔｔｎＦｒｅｖｃｍｔｅａｄｃｉｒｇｈｉｏｅｉｕｓｃ，ｎｏｓｅｎｔｄ回ＣＳＰｏｅｉｔｏｔａｈｂｅｒｎａｎｄｉｔｉａｇＭＯｒｃｓｓｅｓｈｍｎｒｅｓｎｓＣｄｓｌｇｔｔｉｏｔｓｈｓｗｌｔｂ：ｅａｉａｄｉｏａＰｃｓｉｏｅｉｉ，ｅｏｃｆｔｉｉｏｅＴａｌｓｇｎｈＰｉｈｅｓｌｈｎｙｎｓｄｓｏｓ一，ｌｓＣｅｇｆｔｕｌｏＤ心ＣｃｎｅｅｂｅｏｓＩａｄｉＣＳｒｃｓｉｎＰｅＰｏｓｗｏｒｒａｄｎｔ１ｒｉｔＭ０Ｐｅｖｔｓａｄｄｇａｌｏｓ
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为了减少电源损耗，减小系统的体积，降低成本。设计者希望把电源也集成到
ｏｓＣ当中。同时，随着半导体工艺技术的提高及便携式电子产品的迅猛发展，电子产品对电源的要求越来越大，宽输出电流范围、低功耗是电源Ｉ发展的必然Ｃ趋势。另外，为了实现小型便携式电子产品的普通电池供电，单片升压型Ｄ心ＣＣ变换器的设计研究的重要性毋庸置疑。鉴于以上几点，同时考虑到当前在ｓＣ设计中数字ＣＳｏＭＯ工艺占有主导地位，因此本课题的研究内容是：基于标准数字ＣＯ工艺（ＭＯ８ＣＳＭＳＳＩ．ｕＭＯＣ１ｍ工艺）的升压型、低功耗Ｄ心Ｃ变换器设计研究。Ｃ本论文比较分析了多种Ｄ心Ｃ变换器，以及各种反馈控制方式的优缺点，Ｃ选择采用Ｂｓ升压电ｏｔ路实现，并采用电压模式的ＰＷＭ反馈控制方式将变换器构成闭环系统，以提高输出的精度和动态特性。对于Ｂｓ拓扑电ｏｔ路中的元件参数，按照课题提出的设计规格和低功耗的要求进行优化设计。在实现过程中，设计了低电压基准电压源，以确保输出电压随输入电源电压变化的波动较小；利用
后对变换器进行了系统级的仿真优化，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。并在各种条件下对系统功能和性能进行了仿真测试，设计的转换器能够在宽输入电压、宽输出电流范围内正常工作，并且性能良好，
输出电压纹波小（５）＜％，位论文
摘要
随着片上系统ｓＣ设计技术的高速发展，如今ｓＣ己成为集成电路发展的ｏｏ热点，可以说，集成电路己进入５Ｃ时代。５Ｃ技术在单一硅芯片上集成了数ｏｏ字电路、模拟电路、信号采集和转换电路、存储器等，实现一个系统的功能．这些模块都需要电源的支持，好的电源供给是系统稳定工作的基础，良最常见的解决办法是在ＳＣ芯片外加一块或几块电源芯片供电，以满足系统的要求。然而Ｏ