基于BUCK拓撲DC-DC充電芯片的穩(wěn)定性分析.pdf

1、現(xiàn)代社會中隨著便攜式電子設(shè)備的迅猛發(fā)展，DC/DC開關(guān)轉(zhuǎn)換器憑借其自身優(yōu)良的特性已經(jīng)在各類電子設(shè)備中得到越來越多的應用。目前應用于電池充電中的開關(guān)電源轉(zhuǎn)換器逐漸成為主流。
　　本文主要對基于BUCK拓撲的單環(huán)平均電流模充電芯片的工作原理和穩(wěn)定性進行研究。首先對系統(tǒng)的工作原理做了詳細介紹。第二，對系統(tǒng)進行建模，分別計算出環(huán)路中各個模塊的小信號傳輸函數(shù)，然后依據(jù)系統(tǒng)的穩(wěn)定性條件，完成了誤差放大器以及補償網(wǎng)絡的設(shè)計，并且利用MATLAB

2、軟件對系統(tǒng)穩(wěn)定性進行了仿真驗證，仿真結(jié)果顯示系統(tǒng)開環(huán)直流增益為76dB，帶寬為87KHz，相位裕度是56度，因此整個環(huán)路滿足閉環(huán)穩(wěn)定工作的條件；同時系統(tǒng)具有比較高的電源抑制比，直流情況下電源抑制比為75dB，在開關(guān)頻率處系統(tǒng)的電源抑制比為49dB，因而系統(tǒng)可以穩(wěn)定工作。第三，對影響穩(wěn)定性的主要模塊電路進行了設(shè)計，最終利用HSPICE軟件對模塊電路以及整個系統(tǒng)完成了仿真。該充電芯片采用三段式充電法：涓流、恒流、恒壓充電模式，提高了充電效率

3、，同時能夠增加電池的壽命。其中在涓流和恒流充電過程中系統(tǒng)采用單環(huán)平均電流模PWM（Pulse Width Modulation脈沖寬度調(diào)制）控制方式，并且系統(tǒng)處于閉環(huán)工作，因而在充電過程中會存在環(huán)路穩(wěn)定性問題，所以需要對整個系統(tǒng)的環(huán)路進行精心設(shè)計，本文主要對采樣放大模塊，誤差放大器，PWM比較器的設(shè)計做了詳細介紹。其中誤差放大器作為調(diào)節(jié)系統(tǒng)穩(wěn)定性的一個關(guān)鍵模塊，它的性能直接影響著系統(tǒng)穩(wěn)定工作與否，文中采用的誤差放大器為折疊共源共柵結(jié)構(gòu)的

4、跨導型放大器，它具有比較寬的共模輸入范圍，高輸出阻抗、高增益，同時具有較快的響應速度，滿足系統(tǒng)的穩(wěn)定性要求；在恒壓充電過程中，系統(tǒng)處于開環(huán)工作狀態(tài)，然而恒壓過程很短暫，從而保證了充電截止電壓的精度要求。在5V輸入電壓，800KHz的開關(guān)頻率，0.1歐姆的采樣電阻，涓流充電管腳接地條件下，對芯片進行整體仿真，電池電壓在2.9V以下時，充電電流為0.1A；電池電壓上升到2.9V以上時，充電電流是1A，并且充電電流精度高，可以實現(xiàn)穩(wěn)定充電；當