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一种具有二次斜坡补偿的DC/DC转换器的设计与电路实现

朱鸿远  
【摘要】:科技发展日新月异,集成电路技术已经向更加优异的性能稳步提升,开关电源技术作为集成电路中不可或缺的一门,自然也随着尖端技术的发展而拥有了更加优良的性能。电子通讯设备,移动手持设备的快速发展使得人们对电子设备有了越来越高的要求,诸如轻量化,性能高效,速度快,功耗小等等。正是因为如此,能够拥有优良性能的开关电源芯片成为了越来越多的电源行业工作者们的追求。本文正是基于上述原因,对DC/DC转换器芯片进行了详细的研究并且设计了一款具有二次斜坡补偿的DC/DC转换器的电路芯片。本文首先对当今开关电源行业的背景进行了介绍以及我国开关电源行业发展的水平以及经济增长趋势。随后对目前主流的开关电源的种类以及外围拓扑分别进行了介绍,描述了工作原理以及应用条件。重点对峰值电流模式中所需要的斜坡补偿技术进行了详细的分析,同时对多种斜坡补偿技术分别进行了原理分析以及剖析了各自技术的优缺点,介绍了本文采用的二次斜坡补偿技术的优势以及创新点。接下来是对本文设计的芯片内部的各个模块进行单独的原理分析以及仿真验证,包括了带隙基准电路、时钟振荡器、误差放大器、以及本文采用的二次斜坡补偿电路模块,采用二次斜坡补偿技术能够提高芯片的带载能力,使得芯片在同样的工作条件下能够负载更大的输出电流,同时不需要斜坡开启电路,在降低成本的同时设计上更加简单。最后对芯片进行了整体仿真,对开关电源芯片较为重要的参数进行了仿真、分析以及验证设计的合理性。本文均采用的是华虹NEC公司的0.35μm BCD工艺,利用了Cadence、Hspice等仿真工具,对芯片各个模块以及整体进行仿真。在芯片外围选择BOOST型拓扑结构下,将输出调整为24V稳定电压,芯片的其他参数以及指标也均达到设计要求。


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