降压型DCDC转换器设计

在完成原理分析与电路设计的基础上,本文应用EDA软件HSPICE对SPICE模型、各个子电路模块和整体电路进行了功能仿真及量化模拟,并将仿真结果与流片实测结果对比,各项参数达到或优于预定指标,验证了作者所阐述的电流控制模式DC-DC变换器的建模和设计理论,是集成电路设计理论与流片实践相结合的有价值的尝试。
有源功率因数校正(APFC)技术正是这样一种能提高电源设备的利用率,减少谐波污染的技术。在广泛了解了近几年来功率因数校正技术主要研究成果的基础上,本文做了以下几个工作:
本文首先阐述了电网谐波的产生、危害,进而对功率因数的定义、有源功率因数校正技术的分类、主拓扑结构、控制方法做了详尽的分析和讨论
,并着重详细介绍了Boost升压型功率因数校正电路和峰值电流控制原理。
究-通信电源技术2005,22(4)
对电流型PWM控制器的扰动来源进行分析,给出了解决办法和几种比较实用的斜率补偿电路,如控制电压补偿方式和电流补偿方式,对改善开关电源驱动信号稳定性有很好的效果.最后给出了一种电流环补偿电路实例予以验证.
3.学位论文陈健基于加法器的PFC电路的仿真与设计2007
随着电力电子技术的飞速发展,人们对电能的利用能力以及各种类型供电系统的技术水平都有了很大的改善。但是由于不控整流器在功率设备中的广泛应用,各种谐波对电网的污染也变得日益严重,使得电能的生产,传输和利用效率都大大降低。为了解决这一问题,抑制开关电源产生的谐波,我们必须设计新一代的高性能的整流器,使其输入电流的功率因数高,谐波含量低。
最后,将设计完成的子电路组成整体电路,并进行仿真,仿真结果表明本文设计的单片集成升压型直流-直流变换器工作正常,可以满足设计要求。
7.期刊论文高田.景占荣.羊彦.王琪.GAO Tian.JING Zhan-rong.YANG Yan.WANG Qi峰值电流控制模式中斜率补偿
的研究-电力电子技术2007,41(3)
6V~13V范围内可调。芯片内置1.2MHz振荡器,具有软启动、欠压、过压、过温和过流等保护功能,输出电流也可根据应用需求自由调节,配以简单的外部元件即能构成完整的开关电源。
在电路设计中,作者首先阐述了电流控制模式开关电源的基本工作原理,对比了电流控制与电压控制两种模式的优缺点,并根据设计要求进行了电路的总体结构设计,然后提了一种统一的电流控制模式开关电源SPICE模型,适用于连续电感电流和不连续电感电流两种工作模式,以指导后面各个子电路与整个芯片的参数设计,最后给出版图设计与流片测试结果。限于文章篇幅,作者有选择地分析了带隙基准源、LDO(Low Drop Out Voltage Regulator,低压差线性稳压器)、电流检测与斜率补偿、振荡器和PWM比较器五个子电路模块。
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单片开关电源管理集成电路具有高集成度、高性价比、简单外围电路、优越性能指标等优点,能构成高效率无工频变压器的隔离式开关电源,目前已成为国际上开发中、小功率开关电源、精密开关电源、专用开关电源以及开关电源模块的优选集成电路,使得开关电源正朝着短、小、轻、薄的方向发展。
本文全面分析、描述了DC-DC开关电源变换器的控制方法,并依据脉宽调制的方法何采用控制信号的选取对控制方法进行了分类,详细阐述了各种控制方法的基本原理,分析比较了他们各自的优缺点,指出了每种控制方法所使用的场合。
4.期刊论文梅报春.梅欣丽开关电源的设计及相关电路的应用-电子元器件应用2003,5(7)
简要介绍开关电源的工作模型和工作原理,对各工作单元的设计都有较详细的论述,如功率因数校正,移相谐振(准谐振)技术,无主次均流技术等的设计要点.
5.学位论文张晓明电流控制模式单片开关电源的建模与设计2007
本文对一种高频、高效的电流控制模式DC-DC单片开关电源进行建模与设计。采用0.35umCMOS工艺制程,有效输入范围为2.6V~9V,输出电压在
介绍了峰值电流控制开关电源的原理和特点.针对占空比D>50%时发生振荡的现象,分析了系统工作不稳定的原因,从理论上论述了电感电流的斜率、占空比与系统稳定性之间的关系.介绍了利用斜率补偿方法解决系统振荡的基本原理,并提出了斜坡补偿电路的具体设计步骤.最后给出以UCC3808为控制芯片的推挽式变换器斜率补偿电路设计实例.实验结果表明,该方法可实现峰值电流控制开关电源在D>50%情况下的稳定工作,增强了电源的抗干扰性,提高了高频变压器的利用率.
设计要求:
基于商用0.6μmBCD工艺,使用Hspice软件,设计了一种电流模式脉宽调制控制升压型DC-DC变换器。该变换器可工作在2.7V~5V电源电压的范围内,可调输出电压为5V或12V(12V时,最大负载电流为250mA;5V时,最大负载电流为800mA),输出电压精度为±4﹪,输出纹波电压典型值<10mV,功率管开关频率典型值为1.2MHz,轻负载时使用SKIPCYCLE模式控制,具有软启动、欠压保护等保护性功能,且最大效率为90﹪,工作温度范围为-25~+85℃。 本论文的研究思路和工作内容如下:
8.学位论文梁超DC/DC转换电路与白光LED驱动电路两用IP核的研究与设计2008
开关电源作为一个设备的核心动力,越来越受到业界的关注。在手机、PDA、笔记本电脑、遥控装置等低功耗便携式终端产品越来越广泛的应用,开关电源中DC/DC也应用到了各个角落。而白光LED具有使用简单、成本低的特点,其用量在最近几年呈现出稳步上升的趋势,在便携式产品中被广泛用作照明、闪光灯、各类显示器的背光等。白光LED被认为是目前市场上可以获得的最好的背景光源,具有非常广阔的应用前景。
9.学位论文孙宝文移相全桥零电压开关(ZVS)电力操作电源的研究2004
近年来,随着电力电子技术的发展,移相全桥PWM-DC/DC变换器已经成为高频开关电源研究的热点,特别是在中大功率场合,采用软开关技术(如ZVS)的移相全桥DC/DC变换器代表了此领域功率电子技术的发展方向,因为它不但可以减小开关电源的开关损耗、电磁干扰,还能改善电路的输出特性,提高电路的效率、稳定性和可靠性.该文在分析移相全桥零压软开关电路的基础上,研制了2.2KW的电力系统用直流操作电源,实验表明,该电源可在全输入电压和全负载范围实现ZVS软开关,整机效率在全负载范围达到85﹪以上.该论文共包括三部分.首先,分析移相全桥软开关拓扑结构的工作原理与模态,并分析了输出滤波电路、辅助电源电路、以及EMI电路,指出移相全桥零电压(ZVS)技术要注意的几个关键问题.通过与3873芯片相比较,指出该电源控制电路是电压环与电流环双环控制相结合的特点,并讨论了控制电路中斜率补偿电路原理、电流环调节电路、均/浮充电压调节系统、均流控制电路、保护电路、驱动电路等.其次,根据在理论分析的基础上,研制了2.2KW的电力系统用直流操作电源.设计和选择了组成电路的各元件参数.通过分析和讨论采集的相关波形,验证了该电源功率管是零电压开通和关断,从而减少了功耗.考察了电源输出特性、散热状况和效率,验证了该电源在性能上基本达到了设计要求,说明采用电压环和电流环双环控制与移相全桥ZVS技术相结合的开关电源的电路设计的正确性.最后,考虑到为实现自动化和无人值守的要求,研制了该电力操作电源集中监控电路.微处理器采用89C51为核心,用C51编程,利用键盘输入控制电源模块的信号,达到遥空、遥测、遥信、遥调等四遥功能.
10.期刊论文聂神怡.杨洪强基于电流控制模式的开关电源的稳定性分析-电子产品世界2005,""(19)
通过引入采样保持系统的数学模型和PWM开关的三端等效模型,在详细分析系统小信号特性的基础上阐述了基于电流控制模式的升压型DC-DC开关电源不稳定的原因.分析了引入斜率补偿和极点补偿对稳定性的影响,最后通过我们开发的一款升压变换器验证了这些分析结果.
目前,市场上的芯片多是具有单独的DC/DC或LED驱动的功能,本课题设计了一款IP(Intellectual Property)模块,可以同时实现以上两种功能,并可封装为独立IC销售,应用十分广泛。
文章首先对DC/DC和LED的应用做了简单的介绍,重点说明了开关电源的特点、应用、控制方式等问题;其次,研究了IP所使用的升压稳压器(BOOST)拓扑结构;再次,解决了电流控制模式特有的斜率补偿问题。基于以上的理论研究基础,本文从工程需求入手,设计每一个模块的电路,IP采用UMC 00.13um CMOS工艺,利用Hspice工具仿真并验证了电路的功能,调整性能使整体达到了设计要求。最后还将电路的版图画出。
本文首先设计了一款基于电流控制模式的PWM升压控制芯片,并重点分析了它的工作原理、系统结构,建立了系统的小信号模型,分析了系统的稳定性以及采用斜率补偿方法改善系统稳定性的原理,并仿真验证了斜率补偿的作用。本文利用CadenceEDA集成电路设计工具、SpectreS仿真工具,对集成电路内的各个模块包括反相器、基本RS触发器、基准电压电路、误差放大电路、电压比较电路、锯齿波振荡发生电路、PWM比较电路、软启动电路、驱动电路等进行了具体的设计和仿真,且达到了预先设定的指标。此外,采用上海华晶0.5微米混合工艺线进行了流片,并对样片进行了测试,测试结果与仿真结果基本吻合。
本文同时介绍了仿真软件在电路辅助设计中的作用,重点介绍了Synopsys公司的Saber仿真软件的特性和操作方法。同时结合具体实例介绍了Saber仿真软件在开关电源设计过程中的具体应用。
接着介绍了美国德州仪器公司的电流控制型PWM芯片UC3842的内部结构、功能;同时提出了一种以加法器替代乘法器的方法来降低传统APFC电路成本和复杂度,给出了详细的设计方案,并完成了实验样机。仿真和实验的结果都显示:这种PFC电路能够使电路的PF值提高到95﹪以上,适合在中小功率产品中应用。
6.学位论文王锐新型单片集成电流模式脉宽调制升压型直流-直流变换器的设计和研究2006
电源是电子类产品的重要组成部分。随着手机、数码相机、笔记本电脑等便携式电子产品的普及,高效率、小体积、低成本的电源管理芯片成为了模拟集成电路设计的新热点。本论文设计的单片集成升压型直流-直流变换器既可以满足市场的需求,又可以为设计其他功能更强的开关电源提供参考,具有一定的实用价值和理论意义。