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《西安电子科技大学》 2007年
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基于PVTL变化的集成电流模DC-DC变换器稳定性研究

王红义  
【摘要】: 集成DC-DC变换器的高效率、低成本、小体积使得其应用前景非常广阔,但工艺(P)、电压(V)、温度(T)、负载(L)的变化都严重影响性能的进一步提高,且影响机理复杂多样,本文着力于研究PVTL变化情况下DC-DC性能指标和环路保持稳定的理论和方法,研究成果包括: 1.提出改进的电流采样电路,使得采样比例仅依赖于同类型器件的尺寸比例,而与器件具体参数无关,基本消除了工艺、温度、电压的影响,使采样稳定性大幅提高。 2.分析揭示了斜坡补偿、电流采样和输入输出电压之间的内在联系,提出一种自适应斜坡补偿方法,保证了电流环路稳定,可集成于任何同步整流变换器中。 3.针对斜坡补偿影响芯片大占空比带载能力的问题,提出新的电感电流限流方案,减小了斜坡补偿对电感电流最大值的影响,保证了不同占空比时带载能力的稳定。 4.提出两种曲率校正方法保证温度变化时基准电压的稳定:一是“分段线性”曲率校正,将整个温度区间分为若干个子区间,采用不同的线性函数分别补偿达到最优。补偿余差因温度区间缩小而随之减小。二是“二次曲线”曲率校正,利用MOS管饱和电流与“过驱动电压”的平方关系,产生相对于温度差的二次补偿量进行高阶补偿,获得更小的温度系数。 5.提出简便的环路稳定性验证方法,将稳定性问题分解为两部分分别处理:对于电流回路,固定电流调制器控制量,利用瞬态扫描改变输入输出电压进行验证;对于电压回路,将电流调制器等效为压控电流源进行线性化,可以得到波特图进行验证。 6.针对降压型DC-DC抗振铃设计存在的困难提出新方法,在芯片内部设计“时变电阻网络”将电感的一端与电源(或地)进行连接。电阻由小逐渐变大,振铃结束后完全断开,达到抗振铃的目的,保证了EMI频谱的稳定。 7.可测性是稳定性分析的前提,采用引脚复用技术和时序逻辑,在芯片内部增加很少的测试电路,实现了在芯片外引脚上对众多内部参数的测量。 8.提出复合差分电压比较器设计方法,利用关系运算和逻辑运算的特殊性,通过差分对管本身实现电流路径切换,多个比较器仅利用一路尾电流依次偏置工作,冗余的比较器被切断,功耗大幅降低。
【学位授予单位】:西安电子科技大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:TM46

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【引证文献】
中国博士学位论文全文数据库 前4条
1 王辉;高性能集成降压型DC-DC设计技术研究[D];西安电子科技大学;2011年
2 袁冰;高效率大负载高集成电源芯片设计技术研究[D];西安电子科技大学;2009年
3 李演明;集成稳压电路系统鲁棒性与快速响应研究[D];西安电子科技大学;2009年
4 叶强;TFT-LCD低功耗多输出电源管理芯片的研究与实现[D];西安电子科技大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 朱立荣;单片集成升压型DC-DC的效率分析与设计[D];西南交通大学;2008年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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2 王红义,来新泉,李玉山,陈富吉;一种DC-DC芯片内建可测性设计[J];半导体学报;2005年09期
3 王红义;来新泉;李玉山;;减小DC-DC中斜坡补偿对带载能力的影响[J];半导体学报;2006年08期
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10 王松林,贾云斌,来新泉,王红义;一款基于BiCMOS工艺的高PSRR带隙基准电路[J];电子质量;2005年01期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王红义,来新泉,李玉山,李先锐;一种分段线性补偿的带隙基准(英文)[J];半导体学报;2004年07期
2 王红义,来新泉,李玉山,陈富吉;一种DC-DC芯片内建可测性设计[J];半导体学报;2005年09期
3 王红义;来新泉;李玉山;;减小DC-DC中斜坡补偿对带载能力的影响[J];半导体学报;2006年08期
4 叶强;来新泉;李演明;袁冰;陈富吉;;一种DC-DC全区间分段线性斜坡补偿电路设计(英文)[J];半导体学报;2008年02期
5 陈富吉;来新泉;李玉山;;一种自适应斜坡补偿电路的设计与实现[J];半导体学报;2008年03期
6 袁冰;来新泉;李演明;叶强;王红义;贾新章;;便携应用DC-DC轻负载高效率的实现[J];半导体学报;2008年06期
7 袁冰;来新泉;李演明;叶强;贾新章;;降压变换器片内集成软启动电路设计[J];半导体学报;2008年10期
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9 霍峰;;FPGA与DSP信号处理系统的散热设计[J];单片机与嵌入式系统应用;2010年06期
10 程炜;罗小平;;矩形微槽道相变流阻的实验研究[J];低温与超导;2010年02期
中国重要会议论文全文数据库 前5条
1 杨娟;冯诗愚;刘卫华;;计算机芯片冷却技术的研究现状与发展[A];中国建筑学会建筑热能动力分会第十六届学术交流大会论文集[C];2009年
2 任萍;刘静;;单兵数字化军装的热管理问题研究[A];铜牛杯第九届功能性纺织品及纳米技术研讨会论文集[C];2009年
3 吕慎刚;;有源相控阵雷达T/R组件的热设计[A];中国电子学会电子机械工程分会2009年机械电子学学术会议论文集[C];2009年
4 张均军;叶星宁;;一种充电管理芯片的可测性设计[A];四川省电子学会半导体与集成技术专委会2006年度学术年会论文集[C];2006年
5 林薇;王海时;;峰值电流控制变换器中自调节斜坡补偿电路设计[A];四川省电子学会半导体与集成技术专委会2006年度学术年会论文集[C];2006年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 李娅妮;单周期临界导通PFC转换器控制模式及关键技术研究[D];西安电子科技大学;2010年
2 王辉;高性能集成降压型DC-DC设计技术研究[D];西安电子科技大学;2011年
3 余国义;低压低功耗CMOS基准参考源的设计[D];华中科技大学;2006年
4 万忠民;小型平板CPL/LHP的流动与传热特性研究[D];华中科技大学;2007年
5 邓军;半导体激光器驱动模式与可靠性研究[D];吉林大学;2008年
6 郭永献;喷雾液膜流动理论及电子器件喷雾冷却实验研究[D];西安电子科技大学;2009年
7 孙泳;电流模模数转换器设计[D];哈尔滨工业大学;2009年
8 袁冰;高效率大负载高集成电源芯片设计技术研究[D];西安电子科技大学;2009年
9 李演明;集成稳压电路系统鲁棒性与快速响应研究[D];西安电子科技大学;2009年
10 陈富吉;多轨集成电源稳压及其管理技术研究[D];西安电子科技大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 孙潇;用于芯片散热的蒸发冷却技术[D];东华大学;2011年
2 曾华丽;高压峰值电流模非同步降压型DC-DC转换器的研究与设计[D];西安电子科技大学;2011年
3 李庆委;大负载超快速负载瞬态响应低漏失CMOS线性稳压器[D];西安电子科技大学;2011年
4 袁朝辉;16通道恒流LED驱动芯片的设计[D];西安电子科技大学;2011年
5 侯少敏;高速动车组变流系统损耗分析与散热研究[D];北京交通大学;2011年
6 郭良安;脉动热管的实验研究[D];大连海事大学;2011年
7 孙滔;膨胀石墨基复合相变材料电子芯片控温散热器的性能研究[D];华南理工大学;2011年
8 廖寿学;矩形微槽道内纳米流体流动阻力特性研究[D];华南理工大学;2011年
9 罗子艺;薄壁零件选区激光熔化制造工艺及影响因素研究[D];华南理工大学;2011年
10 戴勇;微槽道沸腾传热及流阻特性的实验研究[D];华南理工大学;2011年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 徐静萍;来新泉;;基于CMOS工艺的低噪声高稳定性LDO的设计[J];半导体技术;2007年12期
2 纪宗江;李冬梅;;深亚微米混合信号全芯片ESD电路设计[J];半导体技术;2009年05期
3 赵晖,徐栋麟,潘莎,杨柯,任俊彦,章倩苓;对电源及温度不敏感的电流可调的CMOS电荷泵电路的设计(英文)[J];半导体学报;2003年03期
4 王红义,来新泉,李玉山,李先锐;一种分段线性补偿的带隙基准(英文)[J];半导体学报;2004年07期
5 王红义,来新泉,李玉山,陈富吉;一种DC-DC芯片内建可测性设计[J];半导体学报;2005年09期
6 王红义;来新泉;李玉山;;减小DC-DC中斜坡补偿对带载能力的影响[J];半导体学报;2006年08期
7 魏廷存;丁行波;高德远;;中小屏幕TFT-LCD驱动芯片的输出缓冲电路[J];半导体学报;2006年12期
8 魏廷存;林彦君;高武;吕丽峰;;TFT-LCD驱动芯片内置电源电路IP核设计[J];半导体学报;2007年05期
9 王义凯;王忆;巩文超;何乐年;;大电流、高稳定性的LDO线形稳压器[J];半导体学报;2007年07期
10 叶强;来新泉;李演明;袁冰;陈富吉;;一种DC-DC全区间分段线性斜坡补偿电路设计(英文)[J];半导体学报;2008年02期
中国重要报纸全文数据库 前1条
1 周子学;[N];中国电子报;2007年
中国博士学位论文全文数据库 前6条
1 杨虹;TFT-LCD驱动技术的研究[D];中国科学院长春光学精密机械与物理研究所;2000年
2 张弘;面向系统芯片测试的设计优化技术研究[D];西安电子科技大学;2004年
3 余华;内嵌LDO的电流型PWM DC-DC变换器研究[D];华中科技大学;2006年
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5 袁冰;高效率大负载高集成电源芯片设计技术研究[D];西安电子科技大学;2009年
6 李演明;集成稳压电路系统鲁棒性与快速响应研究[D];西安电子科技大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前4条
1 刘宏伟;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[D];西安电子科技大学;2011年
2 谭春玲;PWM/PFM自动切换降压DC-DC转换器的分析与设计[D];东南大学;2006年
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【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前2条
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2 罗丽平;贠向南;金基用;;TFT-LCD生产及发展概况[J];现代显示;2012年03期
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 王辉;高性能集成降压型DC-DC设计技术研究[D];西安电子科技大学;2011年
2 李先锐;高性能白光LED驱动电荷泵DC-DC设计技术研究[D];西安电子科技大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前8条
1 曾华丽;高压峰值电流模非同步降压型DC-DC转换器的研究与设计[D];西安电子科技大学;2011年
2 张莎莎;高压高效率峰值电流模同步降压型DC-DC转换器的研究与设计[D];西安电子科技大学;2011年
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4 孙朝杰;一款宽电压高恒流精度的LED驱动控制芯片设计[D];西安电子科技大学;2011年
5 胡波;高压同步整流降压型DC/DC变换器的设计与实现[D];西安电子科技大学;2011年
6 范莹莹;模拟集成电路关键单元鲁棒性设计[D];北方工业大学;2012年
7 郝志燕;一种高集成度的高效LED驱动芯片研究[D];北方工业大学;2012年
8 陈跃;高效降压型DC/DC电源管理芯片XD1129的设计与实现[D];西安电子科技大学;2012年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前8条
1 曹志峰,唐裕霞,刘景和,廖新胜,王立军,刘云;微通道热沉冷却大功率半导体激光器[J];长春理工大学学报;2003年04期
2 旷建军,林周布,张文雄,陈为;电力电子器件强制风冷用新型散热器的研究[J];电力电子技术;2002年02期
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【相似文献】
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2 李新;陆婷;景欣;;提高Buck型DC-DC变换器带载能力的补偿设计[J];微电子学;2011年01期
3 陈富吉;来新泉;李玉山;;一种自适应斜坡补偿电路的设计与实现[J];半导体学报;2008年03期
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5 来新泉,周丽霞,陈富吉;升压型DC-DC转换器中的动态斜坡补偿电路设计[J];微电子学;2005年04期
6 贲洪奇,金祖敏,郝燕玲;峰值电流控制模式微等离子体氧化电源研究[J];电力电子技术;2004年02期
7 王长勇;;峰值电流控制Boost功率因数校正器中的斜坡补偿[J];盐城工学院学报(自然科学版);2001年04期
8 季少卫,翁继周;电流型PWM控制器在电源中的应用[J];电子工程师;2004年11期
9 赵益波,罗晓曙,方锦清,汪秉宏;电压反馈型DC-DC变换器的稳定性研究[J];物理学报;2005年11期
10 路秋生;;电流型变换器工作原理和斜坡补偿[J];电源技术应用;2001年12期
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3 郭晓旋;李万社;;框架理论在信号重构中的应用[A];全国第一届嵌入式技术联合学术会议论文集[C];2006年
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7 杨宇;赵鹤云;吴国元;郑保忠;周湘萍;张树波;吴兴惠;;Si/Ge纳米材料的热稳定性研究[A];新世纪 新机遇 新挑战——知识创新和高新技术产业发展(上册)[C];2001年
8 冯晓刚;陈伯时;洪江平;;一类线性对象的模糊控制系统的稳定性研究[A];1996中国控制与决策学术年会论文集[C];1996年
9 曹锦芳;周洁;;美白剂在膏霜中的稳定性研究[A];2004年中国化妆品学术研讨会论文集[C];2004年
10 董科云;王海英;郭学平;栾贻宏;;透明质酸钠的热稳定性研究[A];山东省药学会第一届学术年会论文集(下)[C];2005年
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5 通讯员 韩玉洪;秭归港高边坡防护环保新方法试验成功[N];中国水运报;2007年
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8 王发善;多多药业新品上市提速[N];医药经济报;2007年
9 浙江省金华市食品药品监管局 洪盈盈赵萍;规范注册研究秩序 提高新药研发能力[N];中国医药报;2008年
10 国家食品药品监督管理局药品审评中心;关于变更研究和补充申请[N];中国医药报;2009年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王红义;基于PVTL变化的集成电流模DC-DC变换器稳定性研究[D];西安电子科技大学;2007年
2 李演明;集成稳压电路系统鲁棒性与快速响应研究[D];西安电子科技大学;2009年
3 余华;内嵌LDO的电流型PWM DC-DC变换器研究[D];华中科技大学;2006年
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5 袁冰;高效率大负载高集成电源芯片设计技术研究[D];西安电子科技大学;2009年
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7 娄佳娜;现代便携式设备中集成式电源管理的关键技术研究[D];浙江大学;2011年
8 刘宏伟;制冷机冷却的超导磁体的稳定性研究[D];中国科学院研究生院(电工研究所);2006年
9 李思臻;高频开关电源的高效集成单周期控制策略研究[D];华中科技大学;2010年
10 陈维民;直接甲醇燃料电池电催化剂稳定性研究[D];中国科学院研究生院(大连化学物理研究所);2007年
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1 陈慧宁;带片上电流感应技术的电流模式升压DC-DC变换器的研究与设计[D];电子科技大学;2006年
2 吴蕾;峰值电流模式PWM转换器稳定性研究[D];华中科技大学;2006年
3 丁军锋;峰值电流模同步降压型DC-DC变换器设计[D];国防科学技术大学;2009年
4 郭文雄;多模式高效单片同步BUCK型DC/DC稳压器的设计与实现[D];西北工业大学;2007年
5 王晓东;大块非晶合金形成能力与稳定性研究[D];大连理工大学;2000年
6 郁晓艺;食品中红花黄色素的检测及其稳定性研究[D];石河子大学;2005年
7 崔令;高速公路高填方路堤变形与稳定性研究[D];河北工业大学;2006年
8 高伟;产业生态网络两种典型共生模式的稳定性研究[D];大连理工大学;2006年
9 刘潇;任意有限维空间非扭曲2-鞍点异宿环的稳定性[D];华东师范大学;2009年
10 赵小聪;连拱隧道中隔墙稳定性研究[D];西安科技大学;2009年
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