電流模Buck變換器雙環(huán)路模型分析與應(yīng)用.pdf

1、汽車電子、醫(yī)療儀器、通信網(wǎng)絡(luò)等領(lǐng)域的發(fā)展給電源管理IC的市場需求帶來了強(qiáng)勁的推動(dòng)力。這些領(lǐng)域日益復(fù)雜的電子系統(tǒng)廣泛采用負(fù)載點(diǎn)（Point of Load， POL）電源供電，以滿足其對(duì)電源提出的用更低成本和更小尺寸來提供更高功率的要求。電流模Buck變換器因其瞬態(tài)響應(yīng)較快以及自動(dòng)并聯(lián)均流而容易實(shí)現(xiàn)大電流的優(yōu)勢，非常適合這種應(yīng)用場合。本文針對(duì)峰值電流控制模式Buck變換器，圍繞電流控制內(nèi)環(huán)、電壓控制外環(huán)建立小信號(hào)模型，給出相位裕度、環(huán)路帶

2、寬的解析表達(dá)式，并指導(dǎo)Buck變換器的穩(wěn)態(tài)性能參數(shù)和瞬態(tài)響應(yīng)速度優(yōu)化設(shè)計(jì)。本文設(shè)計(jì)了一款雙路Buck控制器芯片，仿真和和測試結(jié)果驗(yàn)證了環(huán)路模型和理論分析的結(jié)論。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴基于離散時(shí)域分析，建立定頻控制下精確電壓外環(huán)z域小信號(hào)模型，并通過級(jí)數(shù)展開和近似，轉(zhuǎn)換得到s域小信號(hào)模型。提出電流內(nèi)環(huán)的相位裕度分析方法，給出電流內(nèi)環(huán)相位裕度與斜坡補(bǔ)償斜率的解析解，以電流內(nèi)環(huán)的恒定相位裕度為設(shè)計(jì)目標(biāo)，定量給出分段線性斜坡補(bǔ)償?shù)脑O(shè)

3、計(jì)原則，指導(dǎo)設(shè)計(jì)分段點(diǎn)和分段數(shù)量，從而確保電流內(nèi)環(huán)的穩(wěn)定性與動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度。⑵在電路實(shí)現(xiàn)上，針對(duì)誤差放大器、LDO進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，提升變換器性能：對(duì)誤差放大器進(jìn)行了性能改善，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了一種具有高增益、高跨導(dǎo)、高共模抑制比和低失調(diào)電壓特點(diǎn)的跨導(dǎo)放大器，提高了整體電路的輸出電壓精度；設(shè)計(jì)了一種斜坡恢復(fù)電路，實(shí)現(xiàn)了根據(jù)占空比對(duì)誤差放大器輸出進(jìn)行動(dòng)態(tài)鉗位，保證了電路的帶載能力以及大電流情況下的負(fù)載調(diào)整率；設(shè)計(jì)了一種雙環(huán)路控制線性穩(wěn)壓電路，采用低精度

4、、高帶寬內(nèi)環(huán)和高精度、低帶寬外環(huán)的結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了高輸出精度和快速瞬態(tài)響應(yīng)的統(tǒng)一，滿足了為自舉驅(qū)動(dòng)等模塊穩(wěn)定供電的需求。⑶基于0.35μm40V BCD工藝，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了雙路Buck變換器的控制芯片。測試顯示，在4A負(fù)載變化范圍內(nèi)，負(fù)載調(diào)整率為0.5％，輸入電壓7V-30V范圍內(nèi)，線調(diào)整率為0.06%。該芯片支持Burst模式和PWM模式，在PWM模式下，2A負(fù)載階躍時(shí)，恢復(fù)時(shí)間為40μs，下沖和上沖電壓均為50mV。在負(fù)載達(dá)到1.8A時(shí)，峰