單片大功率DC-DC變換器高性能控制方法研究.pdf

1、電源是現(xiàn)代電子系統(tǒng)的核心，其性能優(yōu)劣直接關系到電子設備的品質(zhì)。DC-DC變換器以其高效率、小體積、高可靠性等優(yōu)點被廣泛作為各種電子設備的供電電源。針對不同的應用，本文對單片大功率DC-DC變換器的高性能控制方法進行了研究與設計。從而在不同的應用環(huán)境中，實現(xiàn)DC-DC變換器性能的優(yōu)化。大功率LED驅動和大功率電源轉換是目前大功率電源管理集成電路發(fā)展的兩個重要研究方向。本課題主要針對這兩大方向進行相應的分析和研究。
　　大功率LED驅

2、動是一種大電流輸出的DC-DC變換器，其主要損耗為導通損耗。綜合考慮系統(tǒng)效率和芯片面積，本文提出一種基于NMOS功率開關管的變形BUCK拓撲，該拓撲無需使用自舉電路?？紤]到大功率LED電流變化比較劇烈，選取電流滯環(huán)控制模式作為系統(tǒng)的控制方式，該控制模式具有自穩(wěn)定性，不需要額外的補償電路，可以實現(xiàn)快的響應速度和好的穩(wěn)定性。此外，在大功率LED驅動中存在較大的dv/dt和di/dt，EMI輻射較為嚴重?？紤]到電流滯環(huán)控制模式頻率的不固定性，

3、本文提出了一種適用于電流滯環(huán)控制模式的頻率抖動方法，實現(xiàn)電磁輻射衰減目的。
　　針對大功率電源變換應用，本文采用基于自舉驅動技術的全 N型功率管的同步整流BUCK架構實現(xiàn)效率的提升?；谠摷軜嫷闹绷髂Ｐ秃徒涣髂Ｐ?，本文嘗試以運算放大器為基礎，模擬出電容，電感的頻率特性，構建有源電容、有源電感，提出一種頻率內(nèi)補償法，該方法實現(xiàn)內(nèi)部可集成的 PID補償，避免傳統(tǒng)方式對nF級電容的需求。頻率內(nèi)補償法不僅簡化了芯片外圍電路的設計，而且提高

4、了電路瞬態(tài)響應速度和輸出調(diào)整精度。此外，本文提出了一種先進的二級電流保護策略，不僅提高了逐周期電流限的精度，而且可以有效的保護變換器在所有負載情況下都不受損壞。為了實現(xiàn)高頻EMI抑制目的，提出一種分段式功率管柵驅動電路。
　　電壓基準源是各種DC-DC變換器中不可或缺的核心模塊，其性能直接影響整個系統(tǒng)特性。本文針對不同的工藝環(huán)境，分別設計相應的高精度、高穩(wěn)定BiCMOS和 CMOS電壓基準源電路。提出了一種基于分段非線性溫度補償技

5、術的高性能BiCMOS電壓基準源，該基準源芯片面積為180μm×220μm，最大消耗25μA靜態(tài)電流，溫度系數(shù)僅有5ppm/℃，電源噪聲衰減在沒有輸出濾波電容的情況下達到了70dB，線性調(diào)整率為0.47mV/V；針對 CMOS電壓基準源，提出了一種兼容數(shù)字CMOS工藝的高性能無電阻基準源，該基準占用面積為160μm×140μm，溫度系數(shù)為10.2ppm/℃，電源噪聲衰減高達58dB，最大電流消耗為27μA。
　　本文的研究基本覆蓋