单片集成升压型DC-DC的效率分析与设计

摘要

随着便携式消费类电子的快速发展，电管管理在电子产品中的地位越来越重要，提高DC-DC转换器的效率，以延长供电电池的使用寿命的需求也变得越来越迫切。因此本文专注于升压型DC-DC转换器(Boost)的效率问题，重点讨论提高效率的方法、实现以及优化技术。 本文首先介绍了Boost转换器的电路结构及工作原理，讨论了Boost转换器的各种损耗源，并考虑本文设计的Boost转换器的参数，模拟了其主要损耗源，最后得出系统效率与负载电流以及频率的关系，从而证明了在轻载下采用脉冲频率调制(PFM)方式，可以明显地提高系统轻载时的效率。因此提出了本文中设计的Boost转换器采用脉冲宽度调制(PWM)和脉冲频率调制(PFM)相结合的混合调制方式，以实现全负载范围内的高转换效率。随后着重讨论了本文实现PWM/PFM混合控制的方法，从系统地角度构建了PWM/PFM混合控制逻辑，实现了PWM/PFM两种模式间的自动切换。主要损耗源的设计优化方法也作为重点，在本文中做了讨论，其主要集中在功率管损耗、驱动电路损耗以及同步整流技术这三个方面。 本文所构建的Boost转换器已采用0.6um BiCMOS工艺实现了晶体管级电路的设计。因此本文给出了系统效率的仿真结果以及PFM/PWM调制方式在不同负载下输出波形，从而验证了本文构建的PFM/PWM混合控制系统不仅能够正常工作，并且实现了全负载范围内的高效率，达到了设计目的。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1研究的背景及意义

1.2国内外研究现状

1.3论文的主要工作

第二章高效率BOOST转换器系统方案设计

2.1开关电源的基本原理

2.2升压型DC-DC转换器

2.2.1 Boost转换器的基本原理

2.2.2 Boost转换器的不连续工作模式和连续工作模式

2.2.3 Boost转换器的调制方法

2.3高效率BoosT转换器系统设计方案讨论

2.3.1系统设计要求

2.3.2 Boost转换器中各损耗源分析

2.3.3系统效率方案讨论

第三章单片集成升压型DC-DC效率设计实现

3.1控制方案的实现与验证

3.1.1 PWM工作模式实现

3.1.2 PFM工作模式实现

3.1.3 PFM／PWM混合工作模式实现

3.1.4实现方案的仿真验证

3.2同步整流技术

3.3 POWERFET的设计与仿真

3.3.1导通损耗

3.3.2开关损耗

3.3.3静态损耗和短路损耗

3.3.4 MOS宽度的设计与仿真

3.4驱动电路的设计考虑与仿真

3.4.1死区时间控制

3.4.2驱动电路损耗设计与仿真

第四章系统仿真结果分析与比较

4.1系统仿真电路图

4.2仿真结果分析与比较

4.2.1 PWM和PFM／PWM仿真结果分析与比较

4.2.2 PWM和PFM／PWM效率分析与比较

4.3同类产品效率比较

第五章结论与未来的工作

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文