具有抗加特性的低压大电流dc-dc转换器设计与实现

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1、电子科技大学ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＥＬＥＣＴＲＯＮＣＳＣＩＥＮＣＥＡＮＤＴＥＣＨＮＯＩＮＡＩＬＯＧＹＯＦＣＨ专业学位硕士学位论文ＭＡＳＴＥＲＴＨＥＳＩＳＦＯＲＰＲＯＦＥＳＳＩＯＮＡＬＤＥＧＲＥＥ论文题目具有抗加特性的低压大电流ＤＣ－ＤＣ转换器设计与实现专业学位类别工程硕士学号２０１５５０３０２０１０作者姓名贺旭东指导教师罗萍教授分类号密级注1UDC学位论文具有抗加特性的低压大电流DC-DC转换器设计与实现（题名和副题名）贺旭东（作者姓名）指导教师罗萍教授电子科技大学成都袁博鲁高级工程师重庆西南集成电路设计有限责任公司

2、重庆（姓名、职称、单位名称）申请学位级别硕士专业学位类别工程硕士工程领域名称电子与通信工程提交论文日期2017.09论文答辩日期2017.11学位授予单位和日期电子科技大学2017年12月答辩委员会主席评阅人注1：注明《国际十进分类法UDC》的类号。DESIGNOFLOWVOLTAGEANDLARGECURRENTLOADDC-DCCONVERTERWITHRADIATIONIMMUNEAMasterThesisSubmittedtoUniversityofElectronicScienceandTechnologyofChinaMajor:MasterofEngineeringA

3、uthor:HeXudongAdvisor:Prof.LuoPingSchool:SchoolofMicroelectronicsandSolid-stateElectronics摘要摘要DC-DC转换器在大多数电子设备中是必不可少的组成部件。随着我国航天事业的进步，对宇航级DC-DC转换器提出了更为迫切需求。整机系统要求DC-DC转换器具有效率高、负载电流大、线性调整率高、负载调整率高、瞬态响应速度快、噪声低、纹波低和抗辐射免疫力等特点，传统的DC-DC转换器已无法满足整机要求。目前宇航级DC-DC转换器产品少，需要设计、工艺和封装等平台的大力支持，是电源管理产品未来的发展方向。

4、本文提出了一种具有抗辐射加固特性的低压大电流DC-DC转换器，特点是电源电压范围宽，负载电流能力大，线性调整率、负载调整率和效率高。集成了误差放大器、基准电路、斜坡补偿电路、电流比较器、电荷泵、振荡器、电平转换电路和功率MOSFET管等单元电路，外围电路简单。本文提出的DC-DC转换器为降压型，采用峰值电流模式脉宽调制控制方式，具有更快的瞬态响应速度。在传统的电路结构基础上，采用了一种新颖的误差放大器电路结构，提高了DC-DC转换器的瞬态响应速度；采用了一种高电源电压抑制比的基准电路，提高了DC-DC转换器的线性调整率和负载调整率。提出了一种新颖的LDO电路结构，还提出了总剂量辐射

5、和单粒子闭锁的版图加固方法。本文提出的DC-DC转换器基于某公司的0.18μmBCD工艺设计。首先，在Cadence软件中基于该工艺模型对DC-DC转换器电路进行了仿真设计，确认仿真结果达到设计要求；其次，完成了版图设计，用Calibre进行了设计规则检查和网表一致性检查，芯片面积为2.4mm×5.3mm；第三，完成了流片和封装；最后完成了测试和辐照摸底试验。测试结果表明DC-DC转换器的输入电压范围达到3.0V~5.5V，负载电流能力达到3A，峰值效率达到95%，线性调整率小于0.1%，负载调整率小于0.5%，开关频率范围达到100kHz~1000kHz，总剂量辐射免疫力达到10

6、0kRad（Si），单粒子2闭锁免疫力达到LET≥85MeV-cm/mg，满足设计要求。关键词：DC-DC，脉宽调制，效率，总剂量效应，单粒子效应IABSTRACTABSTRACTDC-DCconverterisanimportantandindispensablecomponentinmostelectronicdevices.Withthedevelopmentofspaceindustryinourcountry,theaerospacelevelDC-DCconverterisproposedmorepressingdemand.ThesystemrequestsDC-DC

7、convertorhasthecharacteristicsofhighefficiency,largeloadcurrent,highlineregulation,highloadregulation,fasttransientresponse,lownoise,lowrippleandradiationimmune,thetraditionalDC-DCconvertorhasbeenunabletomeetthesystemrequirement.Theaero