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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

刘宏伟  
【摘要】:在便携式设备中,为延长电池使用时间以及得到波动小的直流电压,需要效率高、体积小、重量轻的低电压DC-DC转换器,因此高频率、高效率、低压输出成为开关电源的主要发展趋势。 以西安电子科技大学电路设计研究所的重点科研项目“深亚微米电源管理集成电路关键技术理论研究与设计”为背景,本文对Buck型DC-DC变换器的设计原理和相关理论进行了研究,并在此基础上设计实现了一款适用于便携式设备的、高频率、高效率的同步Buck型DC-DC变换器XD1132。 XD1132没有采用传统的反馈控制环路,而采用了零迟滞的自振荡控制环路,其稳定性更好,负载瞬态响应及线性瞬态响应更快,同时设计复杂度也更低;此芯片可工作在6MHz的开关频率,在系统应用时,可选用体积更小成本更低的外围器件;同时,此芯片可提供500mA的电流。在对效率要求高的场合,该芯片在重载和中载时可工作于零迟滞的自振荡控制模式下,在轻载时芯片可自动切换到脉冲频率调制模式下,以提高芯片在低负载电流时的工作效率并维持较低的输出电压纹波;在对噪声要求较高的场合,可以通过模式选择引脚,使芯片工作在零迟滞的自振荡控制模式,此时,开关频率固定,有利于对开关噪声的滤除。 此芯片的设计采用0.6μm BiCMOS工艺,利用Cadence仿真平台对其进行仿真验证,结果表明芯片的功能和性能均已达到设计要求。


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