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文檔簡介
1、目前,在功率集成電路(PIC:Power Inregrated Circuit)中廣泛采用了脈沖跨周期調制模式(PSM,Pulse Skip Modulation),可以克服脈沖調寬調制模式(PWM:Pulse Width Modulation)輕負載情況下變換效率較低、脈沖調頻調制模式(PFM:Pulse Frequency Modulation)頻譜分布隨機的缺點。大量研究和仿真表明,該調制模式具有輕載時效率高、響應速度快、魯棒性強
2、、電路易于實現(xiàn)等特點。但 PSM也有其不足之處:輸出紋波較大,且易引入音頻噪聲。
本論文對Boost開關變換器建立了普適性的能量平衡模型(EBM:Energy Balance Model)。基于此能量平衡模型分析了經典PWM變換器的分叉參數(shù)規(guī)律和PSM變換器的穩(wěn)定性,并對優(yōu)化PSM控制策略運行規(guī)律進行了分析。完成具有優(yōu)化PSM控制策略的升壓變換器控制芯片設計、版圖、流片和測試。
本文主要工作包括以下幾個方面內容:
3、r> 1)對工作于DCM模式的PSM變換器變換效率及輸出電壓紋波進行研究,并與相同條件下的PWM和PFM變換器模式性能進行比較。
2)基于Boost變換器的能量平衡模型,分析PWM變換器的分叉和混沌現(xiàn)象,提出了能量量綱下PWM變換器的穩(wěn)定性判據(jù),并將各個分叉參數(shù)在能量模型下達到統(tǒng)一的表達。
3)基于Boost變換器的能量平衡模型,分析PSM模式和優(yōu)化PSM模式的特點,并分析驗證了PSM變換器的穩(wěn)定性和優(yōu)化PSM變換
4、器的低輸出電壓紋波。
4)根據(jù)紋波大小和輸出負載范圍選擇了優(yōu)化 PSM控制模式的中間占空比。設計了實現(xiàn)優(yōu)化PSM控制芯片部分關鍵子電路模塊,包括電流檢測和電流極限比較器。
5)參與設計了采用優(yōu)化 PSM控制策略的控制芯片(PSM501),采用0.5μm2P3M Mixed-Signal CMOS工藝,在CSMC(無錫華潤上華)流片。對芯片進行了封裝和測試,輸出電壓3V,輸出電壓紋波小于30mV,變換效率在整個負載范圍
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