高效具有降频保护的buck型dc-dc变换器xd1401的设计

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1、高效具有降频保护的Buck型DC-DC变换器XD1401的设计作者姓名王伟导师姓名、职称王松林教授一级学科电子科学与技术二级学科电路与系统申请学位类别工学硕士提交学位论文日期2014年11月学校代码10701学号1202120783分类号TN43密级公开西安电子科技大学硕士学位论文高效具有降频保护的Buck型DC-DC变换器XD1401的设计作者姓名：王伟一级学科：电子科学与技术二级学科：电路与系统学位类别：工学硕士指导教师姓名、职称：王松林教授提交日期：2014年11月DesignofHighEfficiencyBuc

2、kDC-DCConverterXD1401withDescendingFrequencyProtectionAthesissubmittedtoXIDIANUNIVERSITYinpartialfulfillmentoftherequirementsforthedegreeofMasterinElectronicScienceandTechnologyByWangWeiSupervisor:Prof.WangSonglinNovember2014西安电子科技大学学位论文独创性（或创新性）声明秉承学校严谨的学风和优良的科学

3、道德，本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果；也不包含为获得西安电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文若有不实之处，本人承担一切法律责任。本人签名：日期：西安电子科技大学关于论文使用授权的说明本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知

4、识产权单位属于西安电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件，允许查阅、借阅论文；学校可以公布论文的全部或部分内容，允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。同时本人保证，获得学位后结合学位论文研究成果撰写的文章，署名单位为西安电子科技大学。保密的学位论文在年解密后适用本授权书。本人签名：导师签名：日期：日期：摘要摘要人类历史发展至今经历了巨大的进步，在社会飞速发展的同时各行业对能源的消耗也逐渐增加。一方面，人们希望采用新技术、新原理来推动经济的快速发展，追求高的GDP数值。另一方面，人们又希望尽可能的节约能源，以追求经

5、济的可持续发展。这样在社会、经济发展与能源节约之间就存在一个矛盾，必须在两者之间进行折中。因此，今天的社会人们愈发注重能源的节约。基于以上原因，在便携式电子产品的市场中，低成本、高性能、高效率、小尺寸的功率转换系统也日益受到消费者的青睐。因其高效、节能、稳定的特性，开关电源在便携式电子产品市场中占据越来越重的份额，性能优越的电源管理芯片在人们的日常生活中随处可见。在这样的环境背景之下，结合平时在实验室所做的科研项目，本文设计了一款高效具有降频保护的降压型DC-DC变换器芯片。本文首先从开关电源的起源与发展过程入手并结合时

6、代背景，详细分析了选择本课题的深远意义和经济价值。随后，在深刻理解开关电源变换器基本理论的基础上，系统介绍了DC-DC变换器三种基本的拓扑结构及各自的工作原理，给出了不同拓扑结构不同工作模式各点的电压、电流波形。进而结合平时所接触的项目，细致深刻的论述了降压型变换器的控制方法及反馈控制方式。其次，根据目前市场的需求，给出了本文所设计芯片的电气特性和最终的性能指标。然后，深入阐述了系统的功耗、稳定性、效率的提高以及各种保护措施。最后，借助于电路仿真软件，对所设计芯片的整体性能指标进行了后期验证。设计中在芯片内部增加了箝位模

7、块，当误差放大信号（EA_out3）小于1.5V时，PWM比较器的一个输入端等于误差放大信号。当EA_out3>1.5V时，箝位模块将PWM比较器的这个输入端箝位在1.5V，有效避免了驱动信号低电平时间过长而损坏功率管。此款芯片整个工作过程不仅仅工作于某一种控制模式，而是芯片根据输出负载的大小，使自身在PWM（iout>100mA）和睡眠模式（iout<100mA）之间自动转换，从而使系统在轻载情况下的静态电流减小为正常模式时的1/9，有效提高了芯片的转换效率。并且，在睡眠模式下芯片通过逻辑模块的控制使主开关管停止工作，

8、减小了管子的损耗。文中为了防止系统输出短路时负载电流失控，芯片内部采用了频率折返技术，在项目原有电路的基础上设计了电流可变电路，此电路根据输出电压的大小产生控制振荡器频率的电流信号，当芯片输出短路或输出电压过低（VFB<0.2V）时，通过减小振荡器模块的充放电电流，动态的控制系统的工作频率从1.5MHz降低到最小为3