一种pwm升压式dcdc芯片的设计

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1、华中科技大学硕士学位论文换。它的输出电压vo比输入电压v佃高，V。Ⅳi。=I／O—D)。转换率为M(D)=I／(1-D)。c)升降压变换器(Buck．Boost)，它的开关通过功率输入电压连接电感到输出，改变了电压的极性，同时使电压增加或降低，Vo～i。=-D／(1-D)，转换率为M(D)2-I／(1-D)。mCUK变换器在输入和输出间串联电感，开关通过电容连接输入和输出，Vo／Vin=-D／(1-D)。转换率M(D)与升降型一样。曲SEPIC(single-endedprimaryinductanceconverter)同样也可以使电压大小增加或减小，但是它

2、不改变电压的极性，V∥i。=D／(1．D)。其转换率为M∞)；D／(1一D)a1．3DC-DC变换器的主要趋势1】高频化这是缩小电源体积、减轻重量、提高功率密度，改善动态响应的重要技术途径。高频化还可使开关电源的动态品质得到改善。在2000年小功率DC-DC变换器的开关频率由原来的200～300KHZ，提高到1MHZ。但高频化又会产生新的问题，如：开关损耗以及无源元件的损耗增大，高频寄生参数以及高频EMI的问题等。2)高效率作为电源，效率是重要的关键指标之一。高频化的结果，使开关损耗显著增加。因此，上世纪80年代后期以来，软开关变换技术始终是电源技术研究的热门

3、课题。它在理论上可使开关损耗降为零。实际上，可使目前的各种电源模块的变换效率由80％提高到90％以上，已经达到高效率的功率变换。3)大电流DC．DC变换器在系统中实现的是能量转换功能，是将电池输入能量以不同的电平转换到不同的部分。现在高速工作系统在瞬时需要传输很大的能量，所以DC—DC芯片需要提供100mA甚至lA级的电流。这需要DC．DC芯片中主要能量传输通路能华中科技大学硕士学位论文够承受如此大的电流。特别是开关管，在现在电源管理的要求下，需要能够快速响应在短时间内，从关断条件下转变为传输大电流，或在大电流条件下迅速关断。同时，需要解决功率传输管的散热问题

4、，因此在工艺上需要特殊处理。41高精度DC-DC芯片是给电子系统的各个不同部分供电，有的部分(例如计算机中的CPU)需要DC—DC芯片提供高精度的电平，不然会对该部分的工作效率和散热问题带来致命的影响。5)低功耗虽然DC-DC变换器完成的是系统中大能量传输功能，但是用户或系统生产厂商希望DC-DC变换器本身消耗系统的能量很少，理想情况是希望DC-DC变换器根本不消耗能量。从电路设计方面需要进行低功耗设计，减小工作电路的直流电流并需要判别电路工作状态，以关断部分电路；节省电路的功耗。在工艺方面，宜采用低漏电工艺。6、低工作电压由于用一节电池的便携式电子系统越来越

5、多，需要在更低输入电压(0．5V～1．5v)下可以升压的开关稳压IC。1．4本文的研究内容及结构安排目前，各种便携式电子产品，如随身昕、CD、MP3、照相机、摄像机、手机、手提电脑等，己普遍采用电池供电(1．5V／3V／3．6V)。电池供电逐渐成为主要的趋势。这些系统中所采用的工作电压大都在3．3V／SV，电压转换依靠DC．DC变换器来实现。随着市场上各种便携式产品的不断增长，以及近年来数码业的快速发展，对低功耗、高转换效率、小体积的DC-DC变换器的需求也迅速增加。因此，DC—DC变换器具有极高的市场潜力，前景非常乐观【”。但是，目前国内这方面的电源管理芯片

6、大多依赖进口，如德州仪器、MAXIM、Linear等公司的电源管理芯片。所以，从事应用于便携式电子产品的DC—DC转换芯6华中科技大学硕士学位论文片的设计及开发，具有重要的现实意义。本课题研究了PWM升压式DC-DC开关电源管理集成电路的设计方法。第一章介绍与本文相关的技术背景及其发展状况。第二章分析升压式开关电源主回路拓扑结构及其工作原理，并在此基础上对工作在不同模式下的主回路特性作了比较研究。第三章对BOOST变换器控制系统原理进行了分析，并对其基本的控制特性进行了研究，分析了影响控制系统性能的因素，结合上一章的一些基本定义和要求，建立了PWM升压式开关电

7、源控制系统，设计了主回路元件，为电路的设计提供了限制条件和需折衷考虑的因素。第四章在电路层次上对所设计的控制系统功能电路进行了分析，并介绍了部分电路的设计思路，在仿真比较的基础上初步验证了设计思想的准确性。最后简单介绍了所采用的工艺以及版图设计上的考虑。第五章总结了本论文的工作，并对未来的发展提出展望。1．5关于本课题所做的工作本人在攻读研究生硕士学位期间主要做了以下工作：1．收集阅读了国内外百余篇关于DC-DC转换器的资料，了解了DC-DC变换器的基本工作原理、各种常见的结构以及设计的思想。2．参与一款DC／DC转换芯片的研制，负责系统的设计，以及各单元电路

8、以及大功率开关管等的设计。熟悉了芯片的