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升压型DC-DC开关电源的研究与设计

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导师姓名
周前能
学科专业
集成电路工程(专业学位)
文献出处
重庆邮电大学   2018年
关键词
开关电源论文  峰值电流控制模式论文  调制论文
论文摘要

随着互联网和无线通讯技术的迅猛发展,各种便携式设备和个人消费电子产品的需求越来越旺盛,这些设备都需要电源管理类芯片进行电能转换。开关电源作为电源管理类芯片的一种,其应用范围越来越广,性能要求也越来越高。本文在分析了开关电源的基本结构和原理的基础上,对升压型DC-DC开关电源进行了研究与设计,主要包括以下内容:首先,对开关电源的基本结构、调制方式和反馈控制模式进行了分析。为提高DC-DC开关电源的电流环路稳定性,本文设计了两种补偿电路:恒定斜率斜坡补偿电路和自适应斜坡补偿电路。其中,恒定斜率斜坡补偿电路可能出现过补偿现象,影响系统的瞬态响应速度和带载能力。自适应斜坡补偿电路充分利用自身补偿量与输入输出电压线性相关的特性,从而避免出现过补偿现象。然后,采用华虹0.35μm BCD工艺设计了带隙基准电路、误差放大器(Error Amplifiler,EA)电路、振荡器电路、PWM(Pulse Width Modulation)比较器电路、加法器电路、V-I-V电路、逻辑控制电路等DC-DC开关电源子模块。其中,带隙基准电路对系统提供高性能偏置电压;PWM比较器电路主要产生周期为1MHz的时钟控制信号;逻辑控制电路能产生死区时间,避免功率MOS管和续流MOS管同时导通。仿真结果显示,各个功能模块满足DC-DC开关电源设计要求。最后,基于本文所设计的功能子模块,采用华虹0.35μm BCD工艺设计了一种升压型DC-DC开关电源。仿真结果表明:本文设计的升压型DC-DC开关电源正常输入电压范围为3.7V~4.2V,输出电压为9V,输出电压纹波为65mV,输出电压误差率为0.36%,最大负载电流为0.4A,转换器启动时间为100μs,芯片正常工作频率为1MHz,转换效率达85.4%,具有良好的线性瞬态调整率和负载瞬态调整率。

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