一款应用于便携式设备中的高频率降压型DC-DC转换器的研究与设计

摘要

在便携式设备中，为延长电池使用时间以及得到波动小的直流电压，需要效率高、体积小、重量轻的低电压DC-DC转换器，因此高频率、高效率、低压输出成为开关电源的主要发展趋势。
　　 以西安电子科技大学电路设计研究所的重点科研项目“深亚微米电源管理集成电路关键技术理论研究与设计”为背景，本文对Buck型DC-DC变换器的设计原理和相关理论进行了研究，并在此基础上设计实现了一款适用于便携式设备的、高频率、高效率的同步Buck型DC-DC变换器XD1132。
　　 XD1132没有采用传统的反馈控制环路，而采用了零迟滞的自振荡控制环路，其稳定性更好，负载瞬态响应及线性瞬态响应更快，同时设计复杂度也更低；此芯片可工作在6MHz的开关频率，在系统应用时，可选用体积更小成本更低的外围器件；同时，此芯片可提供500mA的电流。在对效率要求高的场合，该芯片在重载和中载时可工作于零迟滞的自振荡控制模式下，在轻载时芯片可自动切换到脉冲频率调制模式下，以提高芯片在低负载电流时的工作效率并维持较低的输出电压纹波；在对噪声要求较高的场合，可以通过模式选择引脚，使芯片工作在零迟滞的自振荡控制模式，此时，开关频率固定，有利于对开关噪声的滤除。
　　 此芯片的设计采用0.6μm BiCMOS工艺，利用Cadence仿真平台对其进行仿真验证，结果表明芯片的功能和性能均已达到设计要求。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 DC-DC转换器的研究背景

1.2 应用于便携式设备中的DC-DC转换器的需求

1.3 课题研究的目的和意义

1.4 论文的主要工作和章节安排

第二章 降压DC-DC转换器的理论基础

2.1 降压DC-DC转换器的介绍

2.2 DC-DC转换器中的功率损耗源

2.3 DC-DC转换器的控制方法

第三章 高频降压DC-DC转换器的系统设计

3.1 系统设计要求

3.2 系统分析与设计

3.3 锁频环路稳定性分析

第四章 高频降压DC-DC转换器中主要模块设计

4.1 基准电路设计

4.2 主比较器设计

4.3 频率控制电路设计

4.4 负电感电流检测电路设计

4.5 软启动电路设计

4.6 过流检测电路设计

4.7 PFM控制和模式切换电路

第五章 系统仿真验证

5.1 芯片典型应用

5.2 芯片整体仿真验证

结束语

致谢

参考文献

在读期间研究成果