基于谷電流模式和COT控制的降壓型DC-DC轉(zhuǎn)換器的設(shè)計.pdf

1、隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，各式各樣的電子產(chǎn)品在我們的日常生活中已隨處可見，電源管理芯片作為電子產(chǎn)品的心臟，其性能的好壞直接決定著電子產(chǎn)品的續(xù)航時間和壽命。所以為了提高電子產(chǎn)品的性能，電源管理類芯片的研究與發(fā)展成為現(xiàn)代科技發(fā)展的一個重要課題。電源管理類芯片正在向著低功耗，低成本，面積小，高轉(zhuǎn)換效率的方向發(fā)展。在電源管理類芯片中，DC-DC開關(guān)型電源具有功耗低，轉(zhuǎn)換效率高，成本低的優(yōu)點(diǎn)，但是難以將整個系統(tǒng)集成在一個芯片中。近年來DC-DC開關(guān)

2、型電源得到了廣泛使用，特別是在大功率的使用場合。
　　本論文主要研究在BCD工藝下降壓型DC-DC電源管理芯片的設(shè)計、仿真與實(shí)現(xiàn)。論文從電特性指標(biāo)開始，到電路設(shè)計，再到電路性能仿真，設(shè)計了一款寬電壓輸入范圍，寬電壓輸出范圍和大電流輸出的Buck DC-DC電源管理類芯片。
　　論文首先介紹了電源管理芯片的發(fā)展概況，以及電源芯片的研究意義，然后介紹了三種DC-DC（ Buck，Boost和Buck/Boost）的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，并詳

3、細(xì)介紹了降壓型DC-DC的基本工作原理，電壓?？刂婆c電流模控制的區(qū)別，以及連續(xù)導(dǎo)通模式和不連續(xù)導(dǎo)通模式的工作原理，三種不同的降壓型DC-DC調(diào)制方式（脈沖寬度調(diào)制方式，脈沖頻率調(diào)制方式，混合調(diào)制方式）的區(qū)別，并對降壓型DC-DC的穩(wěn)定性及補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)參數(shù)設(shè)計進(jìn)行了詳細(xì)分析，為該芯片的設(shè)計和仿真實(shí)現(xiàn)提供了全面的準(zhǔn)備工作。
　　本論文中的降壓型DC-DC電源管理芯片采用恒定導(dǎo)通時間控制，在重載時采用連續(xù)導(dǎo)通模式，輕載時可以強(qiáng)制為連續(xù)導(dǎo)通模

4、式也可以工作非連續(xù)導(dǎo)通（DCM）模式，使其效率可以高達(dá)92％。該芯片實(shí)現(xiàn)了4.5 V到28 V的寬輸入的電壓范圍，0.6 V到5 V的寬輸出的電壓范圍，采用電流?？刂?，使得該芯片有快速的瞬態(tài)響應(yīng)速度。芯片采用谷值電流模式控制方式，不管是在輕載還是在重載的情況下，該芯片都能夠?qū)崿F(xiàn)較高的效率轉(zhuǎn)換，由于該芯片采用的恒定導(dǎo)通時間和谷值電流模式的控制方式，使得在上一個周期產(chǎn)生的誤差信號帶不到下一個周期，所以即使在占空比大于50%的情況下也不會產(chǎn)生

5、亞諧波振蕩，不需要斜坡補(bǔ)償電路。該芯片加入軟啟動電路，使誤差放大器的輸出comp端在上電啟動時緩慢上升，從而消除了上電時的浪涌電流。此外，芯片上還集成了短路保護(hù)，過壓保護(hù)OV，欠壓保護(hù)UV等各種保護(hù)電路。
　　本文研究的恒定導(dǎo)通時間和谷值電流檢測降壓型DC/DC轉(zhuǎn)換器芯片是基于0.35um BCD工藝設(shè)計，使用Cadence spectre軟件搭建芯片的各個電路模塊，并對單個模塊和整體電路進(jìn)行了設(shè)計和各個Corner的仿真，仿真結(jié)