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限流可选型低功耗升压型DC/DC转换器芯片的设计

作　者: 方超
导　师: 应建华
学　校: 华中科技大学
专　业: 微电子学与固体电子学
关键词: 限流选择低功耗 DC/DC转换器电流模式脉冲频率调制
分类号: TM46
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要

随着市场上各种便携式产品的不断增长,对低功耗、高转换效率、小体积的DC/DC转换器的需求也迅速增加。因此,DC/DC转换器具有极高的市场潜力,前景非常乐观。同时LCD液晶显示已经成为显示器件的主流,具有巨大的市场,因此,研究微功耗、高效率的应用于LCD驱动的DC/DC转换器具有非常重要的意义。本文从DC/DC转换器的升压原理出发,分析了升压型DC/DC转换器的基本工作原理,重点介绍了本芯片采用的电流反馈模式脉冲频率(PFM)调制模式。根据便携式设备对体积、成本和功耗的严格要求,设计了芯片的系统结构,并对关键环路的稳定性进行简单分析。接着介绍了整体电路的工作情况以及各个子模块的功能,重点分析带隙及软启动模块、电流检测电路、限流选择及PFM控制电路的工作原理。Spectre模拟验证表明所设计的电路均达到设计要求和预定指标,实现了电路的功能。其次,详细的给出该DC/DC芯片外围电路的参数设计步骤以及方法,并给出了125 mA、250 mA、500 mA三种电感限流值情况下的系统总体仿真结果。最后,介绍了八边形的功率管设计并给出了芯片的总体版图。芯片的设计采用了德国的Bi-CMOS 0.6μm的工艺,芯片测试结果证明该转换器满足了不同负载下高效率的设计要求和预期指标。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-8
1 绪论  8-12
  1.1 开关电源的发展  8
  1.2 DC/DC 转换器  8-9
  1.3 DC/DC 转换器的发展趋势  9-10
  1.4 课题结构安排  10-11
  1.5 课题特点  11-12
2 DC/DC 转换器的分类和原理  12-23
  2.1 开关电源基本结构  12-13
  2.2 DC/DC 转换器升压原理  13-18
  2.3 PFM 调制方式  18-23
3 电流模式PFM DC/DC 的系统设计  23-30
  3.1 系统稳定性判断依据  23-24
  3.2 输出滤波器的频率响应  24-25
  3.3 寻找系统简并点的方法  25-27
  3.4 系统参数设计  27-28
  3.5 系统结构和工作原理  28-30
4 DC/DC 转换器的电路实现  30-60
  4.1 带隙模块及软启动模块  30-37
  4.2 偏置电路模块  37-41
  4.3 UVLO 模块  41-44
  4.4 PFM 控制模块  44-46
  4.5 限流比较器模块  46-51
  4.6 误差放大器模块  51-54
  4.7 限流选择模块  54-60
5 整体电路的设计与仿真  60-66
  5.1 外围元件的选取  60-62
  5.2 系统仿真波形  62-66
6 芯片的版图设计与测试  66-73
  6.1 版图设计方法和技术  66-68
  6.2 芯片版图结构  68-69
  6.3 芯片测试结果  69-73
7 结论  73-74
致谢  74-75
参考文献  75-79
附录攻读硕士学位期间发表的论文目录  79

限流可选型低功耗升压型DC/DC转换器芯片的设计

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