一种高压可编程固定导通时间控制BUCK转换器的研究与设计.pdf

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1、电子科技大学UNIVERSITYOFELECTRONICSCIENCEANDTECHNOLOGYOFCHINA硕士学位论文MASTERTHESIS论文题目一种高压可编程固定导通时间控制BUCK转换器的研究与设计学科专业微电子学与固体电子学学号200921030236作者姓名代高强指导教师张波教授万方数据分类号密级注1UDC学位论文一种高压可编程固定导通时间控制BUCK转换器的研究与设计（题名和副题名）代高强（作者姓名）指导教师张波教授电子科技大学微电子与固体电子学院（姓名、职称、单位名称）申请学位级别硕士学科专业微电子学与固体电子学提交论文日期2013.04论文答

2、辩日期2013.05学位授予单位和日期电子科技大学2013年6月30日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。万方数据RESEARCHANDDESIGNOFAHIGH-VOLTAGEPROGRAMMABLECONSTANTON-TIMECONTROLBUCKCONVERTERMasterThesisSubmittedtoUniversityofElectronicScienceandTechnologyofChinaMajor:MicroelectronicsandSolid-StateElectronicsAuthor:DaiGaoqian

3、gAdvisor:ZhangBoSchool:SchoolofMicroelectronicsandSolid-StateElectronics万方数据独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，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谢意。签名：日期：年月日关于论文使用授权的说明本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文

4、的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后应遵守此规定）签名：导师签名：日期：年月日万方数据摘要摘要近年来随着可携式产品的需求逐渐增加，用来提供可携式产品系统电源具有小体积以及高效率的电源转换器变得越来越重要。对于传统的电流模和电压模控制方式的电源转换器，受限于误差放大器及相关的环路补偿网络对环路带宽的影响，使系统难以实现快速的瞬态响应。因此，固定导通时间控制模式的电压转换

5、器具有系统架构简单、瞬态响应速度快的优势而备受关注。固定导通时间控制模式的DC-DC转换器是利用输出电压的纹波信号作为PWM控制信号，因此需要输出电容要具有较大的等效串联电阻才能有效的控制系统。由于低成本的优势，多层陶瓷电容目前已经被广泛使用于消费型电源管理芯片，但是多层陶瓷电容的等效串联电阻较小。在传统的控制法使用具有小等效串联电阻的输出电容时，由于输出端信号的纹波中电容纹波占主要，故纹波很小使系统易受噪声影响，因此需要进行纹波补偿。固定导通时间控制的转换器系统内部没有时钟电路，因此要使系统在连续工作模式下需保持开关频率恒定，使开关频率不会发生快速变化，以降低电

6、磁感性效应EMI。本文提出了一种新的可编程固定导通时间控制模式的BUCK型电源转换器架构，改善了输入电压对开关频率的影响，保持在CCM模式下系统开关频率的稳定。设计了一种具有二阶温度补偿性能的带隙基准源，为系统提供稳定的电压参考源。为了提高系统在轻负载下的效率，设计了一种零电流检测电路，系统在轻负载条件时工作于变频（VFM）状态，以降低系统的损耗。芯片集成了全面的保护功能，保证芯片安全的工作。最后，使用H-spice和Cadence等软件，基于0.6µm16VHV-CD工艺对芯片的固定导通时间产生电路、带隙基准电路、零电流检测模组进行了模拟验证，并针对不同的应用对

7、系统的工作状态及效率、瞬态特性进行了仿真。仿真结果显示，系统开关频率随输入电压变化很小，达到设计要求。关键字：BUCK，可编程固定导通时间，高效率，快速瞬态响应，零电流检测I万方数据ABSTRACTABSTRACTInrecentyears,withtheincreasingdemandofportableproducts,usedtoprovidesystempowerofportableproductswithsmallsizeandhighperformancevoltageregulatorbecomesmoreandmoreimportant.Based

8、onthe