基于片內PID補償器的高壓大功率Buck變換器設計.pdf

1、降壓型開關變換器以其高效率逐漸取代了線性穩(wěn)壓器而廣泛應用于各類電子產(chǎn)品中。近年來隨著工業(yè)電源和汽車電源的迅猛發(fā)展，對開關變換器提出了新的技術要求，如在寬輸入電壓、寬負載和寬溫度變化范圍內穩(wěn)定地工作，以及簡單的外圍電路設計和更小的系統(tǒng)占板面積。
　　本論文設計了一款基于片內PID（Proportion Integration Differentiation，比例積分微分）補償器的高壓大功率電壓模式 Buck變換器。該變換器的開關頻率

2、為300KHz，輸入電壓范圍為8V~30V，最大負載電流為5A，效率高達87％，線性調整率小于0.02%/V，負載調整率小于0.01%/A；采用有源電感、有源電容以及密勒電容實現(xiàn)片內 PID補償，從而簡化了芯片外圍電路的設計、減小了系統(tǒng)的占板面積；通過改變 PID補償器中低頻極點的位置實現(xiàn)增益補償，以保證在整個輸入電壓范圍內反饋環(huán)路的穩(wěn)定性；軟啟動電路防止了芯片啟動時浪涌電流和過沖電壓的出現(xiàn)；頻率折返式振蕩器、打嗝模式的短路保護電路以及

3、智能過溫保護電路可以有效地防止芯片在異常工作狀態(tài)下發(fā)生損壞。
　　本文首先分析Buck變換器的工作原理，介紹PWM和PFM兩種調制模式以及電壓和電流兩種控制模式的原理和優(yōu)缺點；接著從電壓模式的Buck變換器出發(fā)，分析了環(huán)路的頻率補償原理以及芯片設計中需要考慮的重要因素，如效率、安全性和EMI等。
　　然后，根據(jù)芯片的性能指標，分析設計出了系統(tǒng)的整體架構；基于UMC0.6-μm BCD工藝，對作者所負責的子電路進行詳細地分析和