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《西安电子科技大学》 2009年
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多轨集成电源稳压及其管理技术研究

陈富吉  
【摘要】: 电子产品正在向多功能和高性能的方向发展,普遍需要可靠性高的大功率大跨度电压的复合型电源。与传统的组合式分立电源不同,系统对多轨电源的集成设计提出了高性能的技术挑战。本论文主要研究了多轨输出的集成电源稳压及管理技术,并在TFT-LCD驱动系统中得到成功应用。论文的主要工作和研究成果包括: 1.分析了多轨集成电源的关键技术及其原理。以TFT-LCD作为研究示例,从TFT-LCD驱动系统的驱动原理、驱动方式和系统结构等方面解析出TFT-LCD对电源的需求。集成电源设计技术不仅要保障能够提供多个电压轨,而且电压的跨度要做到足够大。 2.对于大电流集成电源技术,本文研究了Boost DC-DC架构,分别从电压环和电流环的稳定性进行分析,运用平均状态空间法对功率级进行线性化,得出了Boost DC-DC的零极点分布,并且提出了补偿方法。为了提高电源的电流输出能力,本文提出了自适应斜坡补偿的方法,利用跨导线性电路对电流信号进行运算,从而无需另加引脚引入输出电压,实现了动态的斜坡补偿,解决了电流环的稳定性问题,将系统带载能力和瞬态响应的负面影响减至最小。 3.从降低功耗考虑,本文提出了一种低压启动电路,采用从输出端取电的方式为芯片提供电源,最低启动电压可达1.5V,静态电流小,减小了对供电电源的负载电流需求。 4.本文采用电荷泵的高压开关集成电源作为TFT-LCD栅极驱动器的驱动电压。文中分析了电荷泵的原理和控制方法,采用线性调节输出管导通电阻的方法,设计了输出可调的正负电荷泵。为改善高压工艺下失调大的问题,本文基于开关电容的理论设计了一种消除失调的开关型带隙基准,运用自动调零技术,消除了输入端的失调电压,提高了输出电压的精度,可以应用于各种仅在开关动作的某个时间内需要精确电压基准的电路及低功耗电路。 5.针对TFT-LCD栅驱动时出现的闪烁现象,本文对闪烁的成因和形成过程进行了分析,’提出了一种简单可行的下降时间可调的高压开关,明显改善显示的效果。 6.在线性集成电源研究中,本文设计了动态密勒补偿的LDO和高性能的运放,运放的压摆率达40V/us,带宽达20MHz,可用于TFT-LCD的线性系统,适合作为公共电极电压和Gamma校正缓冲器。 7.针对多轨输出的集成电源,对各轨道管理技术进行了分析,设计了上电时序、故障检测等。由于功率电路在启动过程中,容易产生浪涌电流并引起输出电压过冲,进而对系统造成损伤,为此本文设计了一种新型电压控制的数字软启动电路。该电路无需外接软启动电容,完全由片内集成,减少了外部应用元件,提高整体电路的可靠性。 8.为解决工作模式下某些指标测试困难的问题,本文设计了测试模式。该模式简化了测试程序,缩短了测试时间。文中还给出了多轨集成电源的测试波形和结果。
【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】:2009
【分类号】:TN86

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【引证文献】
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【参考文献】
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【共引文献】
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【同被引文献】
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