CCM模式下BUCK型SIDO變換器的建模及優(yōu)化.pdf

1、隨著手持智能設(shè)備的廣泛應(yīng)用，對(duì)提供多路電壓輸出的電源管理芯片的需求越來(lái)越高。而單電感多輸出技術(shù)，可以有效減少電感個(gè)數(shù)、功率管個(gè)數(shù)、引腳個(gè)數(shù)，節(jié)省空間和成本，成為國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。但是目前對(duì)單電感多輸出的研究基本是關(guān)于控制結(jié)構(gòu)的行為描述，對(duì)系統(tǒng)的小信號(hào)模型分析較少，且不夠精確。本文以雙路輸出的單電感多輸出即SIDO(SingleInductorDualOutput)為例，對(duì)單電感多輸出進(jìn)行研究，考慮寄生參數(shù)，建立精確的穩(wěn)態(tài)模型和小信號(hào)模型

2、，從理論上指導(dǎo)芯片設(shè)計(jì)。
　　本論文選擇共模峰值電流控制主級(jí)環(huán)路，差模紋波比較控制次級(jí)環(huán)路的BUCK型SIDO變換器為研究對(duì)象，首先介紹了其工作原理，對(duì)環(huán)路占空比、輸出電壓穩(wěn)態(tài)誤差、輸出電壓紋波等建立穩(wěn)態(tài)模型，并對(duì)穩(wěn)態(tài)特性進(jìn)行了分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)。其次，利用開(kāi)關(guān)元件平均法，在考慮功率管導(dǎo)通電阻、輸出電感及輸出電容寄生電阻等參數(shù)的條件下，建立了SIDO變換器功率級(jí)的精確小信號(hào)模型。并根據(jù)峰值電流模式、紋波比較模式的工作原理，建立了SID

3、O變換器控制環(huán)路的精確小信號(hào)模型，最終得到整個(gè)系統(tǒng)的小信號(hào)模型?；谒Ｐ停瑢?duì)SIDO系統(tǒng)進(jìn)行了穩(wěn)定性、瞬態(tài)響應(yīng)及交叉耦合的性能分析，推導(dǎo)出數(shù)學(xué)表達(dá)式并闡述了其物理意義。最后，在模型分析的基礎(chǔ)上，結(jié)合AVP(AdaptiveVoltagePosition)技術(shù)和提出的自適應(yīng)斜波補(bǔ)償方案，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，得出了誤差放大器、電流采樣、斜波補(bǔ)償?shù)饶K的最佳參數(shù)。
　　根據(jù)SIDO變換器的模型得出的電路模塊的參數(shù)，在Charter

4、ed0.18μm2P6M1.8V/3.3VCMOS工藝下完成設(shè)計(jì)及流片。利用PAC(PeriodicAC)分析對(duì)主級(jí)環(huán)路和次級(jí)環(huán)路的小信號(hào)模型進(jìn)行了仿真，結(jié)果驗(yàn)證了SIDO變換器的小信號(hào)模型的誤差存10％之內(nèi)。芯片測(cè)試的輸出電壓V1=1.8V±2％，V2=1.2V±5％，紋波均小于50mV，滿(mǎn)足穩(wěn)態(tài)性能的設(shè)計(jì)指標(biāo)；自適應(yīng)斜波補(bǔ)償方案也可以有效提高SIDO變換器的瞬態(tài)響應(yīng)；但交叉耦合和瞬態(tài)響應(yīng)性能的測(cè)試結(jié)果與設(shè)計(jì)指標(biāo)存在一些偏差，并對(duì)其進(jìn)