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高效同步降压式DC/DC控制芯片的研究与设计

作　者: 王晓晓
导　师: 吴玉广
学　校: 西安电子科技大学
专　业: 微电子学与固体电子学
关键词: 降压式DC/DC 同步整流 PWM/PFM
分类号: TM46
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
下　载: 240次
引　用: 1次
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内容摘要


本文主要研究和设计了一种高效同步降压式DC/DC控制芯片,该芯片采用同步整流技术和PWM/PFM工作模式,大大提高了控制芯片的效率。首先分析了同步降压式DC/DC变换器的工作原理,根据功能需要设计了整体芯片框图。随后,对各个子模块进行了分析和设计,其中包括折叠式共源共栅误差放大器、稳压电路、带隙基准电压源和基准电流源、可同步于外部高频时钟的高频窄脉宽振荡器、电流采样转换电路,PWM/PFM比较器、死区时间控制电路、电平位移电路、斜坡补偿、各种保护电路及功率管的设计要求等。按照参数指标完成了每个子模块的晶体管级电路选取和设计。利用Cadence0.35μm工艺进行功能仿真,仿真结果符合控制芯片设计指标要求。最后,介绍了实现该芯片的工艺版图设计,其中考虑了布局布线的要求、元器件的匹配和寄生参数等的影响,按照版图设计规则完成了版图设计。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-7
第一章 绪论  7-11
  1.1 电源的分类及技术发展趋势  7-8
  1.2 国内外研究进展  8-9
  1.3 本论文主要工作目的和章节安排  9-11
第二章 同步降压式 DC/DC 变换器的工作原理  11-21
  2.1 BUCK 型同步整流原理  11-12
  2.2 控制模式的选择  12-14
    2.2.1 PWM 控制模式  12
    2.2.2 PFM 控制模式  12-13
    2.2.3 PWM/PFM 控制模式  13
    2.2.4 电压模式和电流模式  13-14
  2.3 导通工作模式  14-17
    2.3.1 CCM 工作模式  14-16
    2.3.2 DCM 工作模式  16-17
    2.3.3 电感电流连续的临界条件  17
  2.4 电流控制模式选择  17-19
  2.5 本章小结  19-21
第三章 电路系统和模块设计  21-57
  3.1 同步整流控制芯片总体设计  21-23
    3.1.1 系统框图及工作原理  21-22
    3.1.2 各个子模块功能说明  22-23
  3.2 误差放大器  23-26
    3.2.1 运放结构选取及晶体管参数计算  23-24
    3.2.2 运放增益的计算  24-25
    3.2.3 仿真结果  25-26
  3.3 稳压器的设计  26-32
    3.3.1 稳压器的分类  26-27
    3.3.2 稳压器的结构  27-28
    3.3.3 带隙基准电压源的设计  28-30
    3.3.4 稳压器中放大器和调整电路的设计  30-32
    3.3.5 稳压器仿真结果  32
  3.4 电流基准电路设计  32-34
  3.5 振荡器  34-40
    3.5.1 电路结构及工作原理  34-35
    3.5.2 PWM/PFM 比较器的设计  35-37
    3.5.3 可外同步的振荡器具体电路结构  37-38
    3.5.4 仿真结果  38-40
  3.6 电流采样转换电路  40-41
  3.7 死区时间控制电路  41-44
  3.8 电平位移  44-45
  3.9 保护电路  45-48
    3.9.1 软启动和故障逻辑电路  45-46
    3.9.2 欠压保护电路  46-48
  3.10 斜坡补偿电路  48-52
    3.10.1 斜坡补偿的引入与原理  48-49
    3.10.2 斜坡补偿具体电路  49-52
  3.11 输出驱动电路  52-54
    3.11.1 输出电路的驱动能力  52-53
    3.11.2 倒相器级数的确定  53-54
  3.12 功率管的设计  54-56
  3.13 本章小节  56-57
第四章 版图设计  57-63
  4.1 兼容工艺  57-58
  4.2 版图布局布线要求  58
  4.3 元器件的匹配  58-61
    4.3.1 电阻和电容的匹配  58-60
    4.3.2 器件的匹配  60-61
  4.4 寄生参数的考虑  61
  4.5 本章小结  61-63
第五章 总结与展望  63-65
  5.1 总结  63
  5.2 展望  63-65
致谢  65-66
参考文献  66-68
研究成果  68-69
附录  69-70

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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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