降压型开关电源的Verilog-A建模

电源是一切电子设备的核心组成部分,其质量对电子设备的稳定性、安全性和可靠性有非常重要的影响。伴随着电子信息产业的极速发展,开关电源(Switch Mode Power Supplies,SMPS)作为不可或缺的一种电源方式,在创新的道路上不断探寻。因为具有小型、轻量和高效率的特点,日常用电设备上都能看到它的身影。现代电子设备的功能越来越多,结构也更加复杂,开关转换电路作为核心部分,成为电源开发领域的主要研究对象。本文对DC-DC降压型开关电源展开了理论分析和仿真研究。本文首先按照工作方式的不同对开关电源进行分类,主要介绍了降压型开关电源的基本拓扑结构,并对其工作原理做了详细分析。其次,通过自顶向下的方法,对系统进行功能模块的划分,用verilog-A硬件语言对带隙基准电压源、模拟开关电路、鉴频鉴相器、电荷泵、压控振荡器、分频器、锁相环、脉宽调制(Pulse Width Modulation,PWM)比较器、跨导运算放大器、RS触发器模拟单元建立了高层次行为级模型,分别对各个模块进行模拟仿真以验证其功能性。最后,根据降压(Buck)型开关电源的基本结构搭建出完整的开关电源拓扑系统,在仿真文件中将通过模拟验证的各功能模块相连接,运用HSPICE仿真软件进行电路整体系统级仿真,分析仿真结果的正确性,并验证整体开关电源的合理性。论文通过应用verilog-A语言构建行为级模型并仿真的方式,对开关电源结构进行前期可行性分析,仿真结果表明,各项指标均满足设定要求,达到预期目标。相较于其他研究方式,不仅极大地缩短了仿真时间,而且提高了灵活性。