一款同步恒流恒壓控制的降壓型變換器的研究與設計.pdf

1、隨著電子電力技術的迅猛發(fā)展，便攜式手持式設備種類和數(shù)量的日益增多，集成化電源管理系統(tǒng)已經(jīng)在通信，電子計算機，消費類電子產(chǎn)品等領域得到了廣泛的應用，移動終端的電源管理系統(tǒng)集成化程度越來越高。高頻化、小型化、集成化已經(jīng)成為未來電源管理芯片的主要發(fā)展趨勢，如何在大范圍、大波動輸入電壓條件下保持穩(wěn)定工作、輸出紋波小、對負載變化及時反應并作出相應調(diào)整和保證開關電源在降低自身功耗的同時提高其轉(zhuǎn)換率的要求已成為芯片研究與設計的關鍵。
　　本論文

2、在深入分析了Buck型DC-DC開關電源轉(zhuǎn)換器的工作原理、調(diào)制模式、電流環(huán)的穩(wěn)定性以及電壓環(huán)路頻率補償?shù)确矫娴幕A上設計了一款同步恒流恒壓控制的降壓型DC-DC變換器芯片。該芯片的輸入電壓范圍為8.5～36V，典型值為12V，輸出電壓范圍為1.2～28V，典型值為5V，最大負載電流高達9.6A，采用225kHz的固定開關頻率，采用同步整流技術，芯片外部連接N型功率開關管和N型續(xù)流管，簡化了系統(tǒng)內(nèi)部電路的設計，減小了驅(qū)動損耗和導通損耗同時

3、減小了芯片面積。論文提出了一種新穎的恒流啟動控制電路，通過外掛電阻控制輸出電流，與傳統(tǒng)啟動電路相比啟動時間短，電感電流在幾個周期內(nèi)快速上升至恒定峰值，維持恒流充電，輸出電壓快速上升，因此有效保證了啟動過程中的帶載能力。該芯片采用PWM/PFM混合調(diào)制模式，當輸出電流較大時芯片處于PWM調(diào)制模式，當輸出電流較小時芯片進入PFM模式，在此模式下，當芯片進入休眠模式時，關斷芯片大部分模塊，僅保留基本的模塊以減小靜態(tài)功耗，提高芯片輕載時的效率。

4、芯片內(nèi)部具有可以把輸入電壓轉(zhuǎn)化為芯片內(nèi)部需要的5V電壓的預調(diào)制電路，還集成了過溫保護、過壓保護、欠壓關斷等保護模塊，提高了工作效率。正常工作條件下轉(zhuǎn)換效率可達94％，從而節(jié)約成本同時減小了額外的花費。
　　本文提出的同步恒流恒壓控制的降壓型變換器采用0.35μm標準BCD工藝，在Cadence軟件平臺下，利用Spectre仿真環(huán)境在不同的工藝角和不同的環(huán)境溫度下對所設計的芯片子模塊以及系統(tǒng)整體功能完成了仿真驗證。從仿真結(jié)果來看，很