一种恒定导通时间控制模式Buck变换器的设计

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1、电子科技大学UNIVERSITYOFELECTRONICSCIENCEANDTECHNOLOGYOFCHINA硕士学位论文MASTERTHESIS（电子科技大学图标）论文题目一种恒定导通时间控制模式Buck变换器的设计学科专业微电子学与固体电子学学号201121032060作者姓名邱实指导教师张波教授分类号密级注1UDC学位论文一种恒定导通时间控制模式Buck变换器的设计（题名和副题名）邱实（作者姓名）指导教师张波教授电子科技大学成都（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2014.04论文答辩日期2014.05学位授予单位和

2、日期电子科技大学2014年6月28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。DESIGNOFABUCKCONVERTERBASEDONCONSTANTON-TIMECONTROLMODEAMasterThesisSubmittedtoUniversityofElectronicScienceandTechnologyofChinaMajor:MicroelectronicsandSolidStateElectronicsAuthor:QiuShiAdvisor:ZhangBoSchool:SchoolofMicroelectronicsandS

3、olid-StateElectronics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。作者签名：日期：年月日论文使用授权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

4、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）作者签名：导师签名：日期：年月日摘要摘要近年来，随着科技的不断进步，智能手机和平板电脑等便携式电子产品逐渐成为人们日常生活中不可或缺的一部分。而电源作为此类电子产品的动力中枢，其续航能力直接决定着电子产品的使用寿命。要提高电子产品的性能，节约能源，关键是要解决电源的性能问题。电源在目前主要分为线性电源和开关电源，由于开关电源具有功耗小、变换效率高等优良性能，加上生产成本低，已经逐渐取代了变换效率低、不利于节能环保的线性电源，并在电子行业

5、得以广泛使用。直流/直流(DC/DC)变换器作为开关电源领域的重要成员，能够对输入的直流电压进行降压、升压、升降压和极性反转等灵活转换。DC/DC变换器因功能强大而倍受追捧，被人们广泛地应用于各类便携式电子产品中。传统控制模式的DC/DC变换器可分为电流模式和电压模式，两种模式都采用误差放大器和环路补偿网络，这种做法会减小环路带宽，影响系统的瞬态响应。而恒定导通时间模式的电压变换器不需要采用误差放大器，把输出电压纹波信号作为PWM控制信号输入到开环的环路比较器，因此相比传统控制模式具有系统架构简单、瞬态响应快的优点。本文设计了一种采用恒定导通时间控制模式（COT）的

6、降压DC/DC变换器。该变换器存在电流连续导通（ContinuousConductionMode，CCM）和电流非连续导通（DiscontinuousConductionMode，DCM）两种不同的工作模式供其根据负载电流的大小进行选择，即重载时选择CCM模式，轻载时则选择DCM模式。该变换器的输入电压范围宽，最低为4.2V，而最高可达16V；其输出电压由于可以使用外围元件进行设置，范围达到0.8V~13V，在重载状态下变换效率最高达到95%以上，同时由于采用了恒定导通时间模式，在轻载状态下变换效率也高于82%。芯片还集成了一系列保护电路，使其避免过压、短路、过温以

7、及过流等问题，以达到安全工作的目的。本论文介绍开关电源的发展过程，介绍了DC/DC变换器的理论基础，就本文所设计DC/DC变换器的功能特点、系统架构和系统整体性能进行了进一步的讨论，后面重点讨论二阶温度补偿的带隙基准电路、二阶温度补偿的偏置电流电路、过温保护电路几个子模块的分析与设计。使用Hspice等软件对相应电路进行仿真验证，如果在0.6μmHVCD工艺基础上子电路指标得以满足，则进一步仿真验证整体电路。从仿真结果可以看出，该变换器具有很好的瞬态响应能力和较高的变换I摘要效率。关键词：Buck变换器，恒定导通时间，瞬态响应快，Bandgap，高效率IIABS