CCM模式下BUCK型SIDO變換器的建模及優(yōu)化.pdf

1、隨著手持智能設備的廣泛應用，對提供多路電壓輸出的電源管理芯片的需求越來越高。而單電感多輸出技術，可以有效減少電感個數(shù)、功率管個數(shù)、引腳個數(shù)，節(jié)省空間和成本，成為國內外研究的熱點。但是目前對單電感多輸出的研究基本是關于控制結構的行為描述，對系統(tǒng)的小信號模型分析較少，且不夠精確。本文以雙路輸出的單電感多輸出即SIDO(SingleInductorDualOutput)為例，對單電感多輸出進行研究，考慮寄生參數(shù)，建立精確的穩(wěn)態(tài)模型和小信號模型

2、，從理論上指導芯片設計。
　　本論文選擇共模峰值電流控制主級環(huán)路，差模紋波比較控制次級環(huán)路的BUCK型SIDO變換器為研究對象，首先介紹了其工作原理，對環(huán)路占空比、輸出電壓穩(wěn)態(tài)誤差、輸出電壓紋波等建立穩(wěn)態(tài)模型，并對穩(wěn)態(tài)特性進行了分析及優(yōu)化設計。其次，利用開關元件平均法，在考慮功率管導通電阻、輸出電感及輸出電容寄生電阻等參數(shù)的條件下，建立了SIDO變換器功率級的精確小信號模型。并根據(jù)峰值電流模式、紋波比較模式的工作原理，建立了SID

3、O變換器控制環(huán)路的精確小信號模型，最終得到整個系統(tǒng)的小信號模型?；谒Ｐ?，對SIDO系統(tǒng)進行了穩(wěn)定性、瞬態(tài)響應及交叉耦合的性能分析，推導出數(shù)學表達式并闡述了其物理意義。最后，在模型分析的基礎上，結合AVP(AdaptiveVoltagePosition)技術和提出的自適應斜波補償方案，對系統(tǒng)進行了優(yōu)化設計，得出了誤差放大器、電流采樣、斜波補償?shù)饶K的最佳參數(shù)。
　　根據(jù)SIDO變換器的模型得出的電路模塊的參數(shù)，在Charter

4、ed0.18μm2P6M1.8V/3.3VCMOS工藝下完成設計及流片。利用PAC(PeriodicAC)分析對主級環(huán)路和次級環(huán)路的小信號模型進行了仿真，結果驗證了SIDO變換器的小信號模型的誤差存10％之內。芯片測試的輸出電壓V1=1.8V±2％，V2=1.2V±5％，紋波均小于50mV，滿足穩(wěn)態(tài)性能的設計指標；自適應斜波補償方案也可以有效提高SIDO變換器的瞬態(tài)響應；但交叉耦合和瞬態(tài)響應性能的測試結果與設計指標存在一些偏差，并對其進