便攜式電子設備的Buck型DC-DC開關轉換器的研究.pdf

1、便攜式電子產(chǎn)品的日益普及給單片開關電源提供了廣闊的市場。而這類芯片面臨的首要問題是如何在穩(wěn)定性、快速響應和設計靈活性等方面滿足系統(tǒng)苛刻的要求。解決這一向題的有效方法之一就是使用新型的反饋控制模式。 本文研究的是一種新型的控制模式,即相加模式。為此,研究工作展開如下：原理上分析了該控制模式的工作過程,并與單環(huán)電壓模式、峰值電流模式、平均電流模式、V2模式、V2C模式作了比較；推導了Buck型功率級、反饋環(huán)路的重要開環(huán)傳遞函數(shù),并給

2、出了各傳遞函數(shù)的Matlab仿真頻率響應和分析；建立了可描述單環(huán)電壓模式、峰值電流模式、平均電流模式、相加模式的統(tǒng)一模型,并據(jù)此模型推導了各控制模式的控制到輸出的閉環(huán)傳遞函數(shù),從而在模型上比較各控制模式的特性；據(jù)此數(shù)學模型和相關的雙環(huán)控制理論,設計了相加模式的反饋環(huán)路；設計了一款基于該相加模式的Buck型DC-DC單片集成開關轉換器的所有電路模塊,開關頻率為800kHz,濾波電感為3.3uH,濾波電容為22uF,輸入電壓范圍為4～6V,

3、輸出電壓為1.2V,最大輸出電流為1.5A,并提出了一種適合于低壓環(huán)境的無運放電感電流感應電路。采用CSMC 0.5um工藝的Cadence仿真結果顯示,這款轉換器輸出電壓的紋波約為4mV,效率最大為87％。當輸入電壓從5.5V階躍變化到5V時,輸出電壓欠沖25mV,調整時間僅為50uS；當負載電流從1.2A階躍變化到1.1A時,輸出電壓過沖25mV,調整時間僅為45uS。芯片版圖布局、電流感應電路的版圖后仿結果和其它重要模塊的版圖設計