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一种优化PSM控制模式电路设计及流片测试

作　者: 游剑
导　师: 李肇基
学　校: 电子科技大学
专　业: 微电子学与固体电子学
关键词: PSM 电压基准源过温保护电路开关电源
分类号: TN402
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
下　载: 106次
引　用: 4次
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内容摘要

本文研究课题来源于国家自然科学基金的重点项目(编号:60436030)。跨周期调制模式PSM(Pulse Skipped Modulation)是一种新型调制模式,是PSoC(PowerSystem on Chip)的重要研究内容。本文基于本课题组提出的优化PSM调制模型,设计了一款基于Boost拓扑结构,效率(＞80%),纹波(＜30mV)的控制芯片(PSM501)。该芯片包括:使能控制电路、电压基准源、电流基准源、振荡器、功率管电流采样电路、电流极限比较器、过温保护电路、输出电压比较器、数字控制、功率管驱动电路共十个模块。芯片采用CSMC(无锡华润上华)0.5μm 2P3M Mixed-Signal CMOS工艺,并对芯片进行了封装和测试,结果达到设计要求。本文共包括五个章节:第一部分为绪论,介绍了论文的研究背景及意义;PSM调制模式概述及三种改进方法。第二部分介绍了PSM调制模式在Boost拓扑时的特性,并对PSM和PWM两种调制模式进行了比较。阐述了控制芯片内部框图和整体电路工作原理。第三部分介绍子电路的具体设计包括:电压基准源,过温保护电路,数字控制,电压比较器。第四部分介绍控制电路的版图设计,最后给出了整体电路测试结果和分析。针对PSM控制电路中的基准源模块,本文首先介绍了在控制电路中使用的传统带隙基准源,然后简要介绍了当今国际上出现的其它低压,低功耗的电路结构,并对其中的一种结构提出了自己的改进方法,使温度补偿效果有了改善。针对过温保护模块,本文提出了一种结构新颖且简单的过温保护电路。通过增加电路的匹配性,使过温保护电路的翻转电平近似与阈值电压无关。该电路适于低压工作,温度的迟滞宽度易于调节。仿真结果表明该电路对电源电压和工艺参数的变化具有很强的抑制能力。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-8
第一章绪论  8-14
  1.1 论文研究背景与意义  8-9
  1.2 PSM调制模式概述  9-12
  1.3 本文主要工作  12-14
第二章一种优化PSM控制电路的原理及设计  14-26
  2.1 PSM调制模式在Boost拓扑下的特性  14-18
  2.2 PSM调制模式与PWM调制模式的比较  18-20
  2.3 优化的PSM整体电路分析  20-26
    2.3.1 芯片内部框图及整体电路工作原理  20-22
    2.3.2 芯片应用电路及外围元件选择  22-26
第三章 PSM控制电路子电路设计  26-56
  3.1 电压基准源电路的设计  26-41
    3.1.1 电压基准源电路原理  26-29
    3.1.2 电压基准源电路仿真分析  29-34
    3.1.3 一种改进的二阶低压温度补偿电压基准源  34-41
  3.2 过温保护控制电路设计  41-50
    3.2.1 过温保护电路原理  41-43
    3.2.2 过温保护电路仿真分析  43-46
    3.2.3 一种改进的过温保护控制电路  46-50
  3.3 时序检测电路设计  50-53
  3.4 电压比较器电路设计  53-56
第四章 PSM控制电路版图设计及流片测试结果  56-67
  4.1 控制电路的版图设计  56-61
  4.2 测试结果与分析  61-67
第五章结论  67-68
致谢  68-69
参考文献  69-72
攻硕期间取得的研究成果  72

一种优化PSM控制模式电路设计及流片测试

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