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1.4MHz电流模高效单片同步降压型DC/DC稳压器设计

王建平  
【摘要】:本论文基于西安电子科技大学电路CAD所科研项目:“电源管理类集成电路关键技术理论研究与设计”,对高效单片同步降压型峰值电流模DC/DC稳压器的工作原理和电路设计作了深入细致地研究。并在此基础上采用0.6um BiCMOS工艺设计了一款1.4MHz电流模高效单片同步降压型DC/DC稳压器XD8104。目前作者所设计的芯片已经通过Viewlogic、Hspice等EDA软件的前仿真验证,版图设计和后仿真验证等工作即将完成。 论文首先对国内外电源管理技术的现状和发展趋势加以介绍,并在此基础之上着重介绍了Buck型DC/DC稳压器的拓扑结构与工作原理;并给出了Buck型DC/DC稳压器的小信号模型及其分析过程。紧接着文章结合目前DC/DC稳压器设计中较为广泛采用的控制模式与工作模式等对XD8104进行系统级设计;在对子模块的设计做出详细介绍之前,本文对XD8104设计中所采用的关键技术及具体设计做出了详细的论述与推导;最后给出了整体电路设计中的主要电特性参数及典型特性曲线。 本文中所设计的XD8104采用同步整流、轻负载时可选择不同工作模式、低压降工作等技术使得稳压器的最高转换效率可达96%。为了消除大占空比工作时的次谐波振荡效应,作者对斜坡补偿技术进行了深入的分析研究,并在此基础上设计了斜坡补偿电路。使芯片能够稳定工作在比其恒定振荡频率更高的频率下具有很大的吸引力,XD8104创造性地将锁相环技术应用于芯片内部,在保证芯片在外同步模式下不会降低其斜坡补偿的有效性的同时,成功地将其外同步频率范围扩展为锁相环的频率捕获范围(1MHz-1.7MHz)。结合市场需求,为了缩短芯片测试周期,提高产品利润,文章采用管脚复用技术,完成了可测性设计。


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