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一种DC-DC升压转换器的设计

作　者: 高艳丽
导　师: 刘诗斌
学　校: 西北工业大学
专　业: 电路与系统
关键词: 便携式电子产品 开关电源 DC-DC升压转换器 张弛振荡器 脉冲跨周期调制
分类号: TM46
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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引　用: 7次
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内容摘要


开关稳压电源具有集成度高、外围电路简单、电源转换效率高等优点，在各种电子产品中得到广泛的应用。DC-DC转换器是开关稳压电源的重要分支。本论文基于使用电池供电的便携式电子产品的应用背景，研究设计了一种PSM方式电压控制模式的DC-DC升压转换器。该转换器具有实现电路简单、输出电压精度高、转换效率高等优点。 本文在讨论DC-DC升压转换器的工作原理的基础上，对其进行了系统构架设计，将它划分为开关主回路模块、振荡器模块和稳压控制模块。开关主回路属于外围电路，本文重点研究片内的振荡电路和稳压控制电路。振荡器采用由迟滞比较器和恒流源充放电电路组成的张弛振荡器(设计频率为1MHZ，占空比为94％)。其中迟滞比较器具有较好的抗干扰能力，且转换速度快；恒流源充放电电路可获得较高的电源电压抑制比和温度稳定性。稳压控制电路的作用是将输出端电压稳定在24V。本文采用电压型脉冲跨周期调制(PSM)方式，该调制方式在负载较轻情况下效率很高。其具体实现电路由迟滞比较器、D触发器和与门组成，具有结构简单，实现方便的特点。 利用Hspice软件对振荡器和升压转换器整体电路的性能进行了仿真验证。在典型工艺情况下，在规定工作温度(-40℃～85℃)范围和电源电压(2.6V～5.5V)范围内，振荡器的频率精度为±3％。蒙特卡罗分析结果显示，振荡器的频率精度为±14％。整体电路的仿真结果表明输出电压可以较好的稳定在24V，在滤波电容为10uF的情况下，输出电压纹波范围在±1％以内。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-7
第一章 绪论  7-11
  1.1 研究背景和意义  7
  1.2 便携式产品电源方案  7-9
  1.3 本文主要工作和内容安排  9-11
第二章 升压转换器的原理分析及构架设计  11-21
  2.1 DC—DC转换器的分类  11-12
  2.2 升压转换器基本工作原理  12-13
  2.3 升压转换器的工作模式分析  13-19
    2.3.1 连续电流模式CCM  14-16
    2.3.2 断续电流模式DCM  16-17
    2.3.3 连续电流模式与断续电流模式的选择  17-19
  2.4 电路整体构架设计  19-21
第三章 振荡器的设计与分析  21-38
  3.1 常用的片内振荡器  21-24
    3.1.1 环形振荡器  21-22
    3.1.2 多谐振荡器  22-24
  3.2 论文设计的张弛振荡器原理  24-26
    3.2.1 弛张振荡器基本概念  24
    3.2.2 张弛振荡器的电路结构  24-25
    3.2.3 张弛振荡器的工作原理  25-26
  3.3 张弛振荡器单元电路设计  26-36
    3.3.1 基准电压源  26-29
    3.3.2 基准电流源  29-31
    3.3.3 恒流源充放电电路  31-33
    3.3.4 迟滞比较器  33-36
  3.4 张弛振荡器的频率和占空比  36-38
    3.4.1 张弛振荡器的频率  36-37
    3.4.2 张弛振荡器的占空比  37-38
第四章 稳压控制电路的研究与设计  38-51
  4.1 电压控制模式  38-39
  4.2 常用的PWM和PFM调制方式  39-41
    4.2.1 PWM  39-40
    4.2.2 PFM  40-41
  4.3 论文采用的PSM调制机理  41-46
    4.3.1 PSM基本原理  42-43
    4.3.2 基于PSM的升压转换器的模型分析  43-46
    4.3.3 PSM调制的转换效率  46
  4.4 稳压控制电路的设计  46-51
    4.4.1 比较器的设计  47-48
    4.4.2 D触发器的设计  48-51
第五章 仿真结果及分析  51-59
  5.1 振荡器仿真与分析  51-55
    5.1.1 功能仿真  51-52
    5.1.2 性能仿真  52-54
    5.1.3 误差分析  54-55
  5.2 DC-DC升压转换器仿真与分析  55-59
    5.2.1 输出电压  55
    5.2.2 输出电压纹波  55-56
    5.2.3 跨周期工作模式分析  56-59
第六章 结论  59-60
参考文献  60-62
发表论文和参加科研情况说明  62-63
致谢  63-64

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 变压器、变流器及电抗器 > 变流器
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