片上紋波補償高精度AOT控制Buck變換器的研究與設(shè)計.pdf

1、隨著新型電子設(shè)備的性能日益提高,對供電電源的性能要求也變得逐漸苛刻。高效、安全、靈活的開關(guān)變換器技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于通訊、汽車以及工業(yè)領(lǐng)域等各種電子設(shè)備的供電電源。高精度、快速響應(yīng)、高集成度以及優(yōu)良的電磁兼容性是未來高性能開關(guān)變換器的設(shè)計目標(biāo)。而開關(guān)變換器的性能主要取決于其控制策略,所以為了實現(xiàn)高性能開關(guān)變換器,必須不斷優(yōu)化和改進(jìn)傳統(tǒng)控制策略。近年來,基于恒定導(dǎo)通時間(Constant On-Time,COT)控制的降壓型(Buck)D

2、C-DC變換器因其簡單的控制機理和快速的響應(yīng)特性而被廣泛應(yīng)用,但該控制技術(shù)本身特性決定了其存在諸多缺陷,例如輸出直流失調(diào)、對輸出電容寄生電阻(ESR)存在依賴性和工作頻率隨輸入輸出電壓而變化等問題。為了解決上述問題,本文將針對具有高精度、低ESR時穩(wěn)定性、電磁兼容以及快速響應(yīng)等特性的高性能DC-DC變換器控制策略以及實現(xiàn)方法進(jìn)行深入研究。
　　在現(xiàn)有變換器控制策略的理論基礎(chǔ)上,本文提出了一種具有遠(yuǎn)程差分探測功能的基于自適應(yīng)導(dǎo)通時間

3、(Adaptive-COT,AOT/ACOT)的改進(jìn)型V2控制Buck變換器(AOT-based Enhanced-V2 Control Buck Convertor with RDS)。該控制架構(gòu)通過引入遠(yuǎn)程差分探測功能(RDS),有效改善了遠(yuǎn)程負(fù)載端的輸出精度;采用片上紋波補償技術(shù),對傳統(tǒng)V2控制方法進(jìn)行改進(jìn),在實現(xiàn)高輸出精度特性的同時解決了采用低ESR輸出電容時的連續(xù)多脈沖問題;采用自適應(yīng)導(dǎo)通時間調(diào)制方式實現(xiàn)了開關(guān)頻率的近似恒定,

4、通過改變外置電阻即可將開關(guān)頻率設(shè)定成與應(yīng)用系統(tǒng)相兼容,優(yōu)化了電磁兼容特性;另外,該控制架構(gòu)中還包含有一種瞬態(tài)響應(yīng)增強電路,用來加快系統(tǒng)的瞬態(tài)響應(yīng)速度。
　　本文首先對DC-DC變換器的研究動態(tài)和理論基礎(chǔ)進(jìn)行了簡述,然后詳細(xì)剖析了影響變換器性能的關(guān)鍵因素以及解決方案,隨后對所提出的改進(jìn)型系統(tǒng)控制架構(gòu)進(jìn)行了理論推導(dǎo),并完成了相應(yīng)模塊的電路設(shè)計工作,最后借助Cadence、Hspice等電路設(shè)計仿真軟件,基于0.6um CD工藝對子電路