片上紋波補償高精度AOT控制Buck變換器的研究與設計.pdf

1、隨著新型電子設備的性能日益提高,對供電電源的性能要求也變得逐漸苛刻。高效、安全、靈活的開關變換器技術已經(jīng)被廣泛應用于通訊、汽車以及工業(yè)領域等各種電子設備的供電電源。高精度、快速響應、高集成度以及優(yōu)良的電磁兼容性是未來高性能開關變換器的設計目標。而開關變換器的性能主要取決于其控制策略,所以為了實現(xiàn)高性能開關變換器,必須不斷優(yōu)化和改進傳統(tǒng)控制策略。近年來,基于恒定導通時間(Constant On-Time,COT)控制的降壓型(Buck)D

2、C-DC變換器因其簡單的控制機理和快速的響應特性而被廣泛應用,但該控制技術本身特性決定了其存在諸多缺陷,例如輸出直流失調、對輸出電容寄生電阻(ESR)存在依賴性和工作頻率隨輸入輸出電壓而變化等問題。為了解決上述問題,本文將針對具有高精度、低ESR時穩(wěn)定性、電磁兼容以及快速響應等特性的高性能DC-DC變換器控制策略以及實現(xiàn)方法進行深入研究。
　　在現(xiàn)有變換器控制策略的理論基礎上,本文提出了一種具有遠程差分探測功能的基于自適應導通時間

3、(Adaptive-COT,AOT/ACOT)的改進型V2控制Buck變換器(AOT-based Enhanced-V2 Control Buck Convertor with RDS)。該控制架構通過引入遠程差分探測功能(RDS),有效改善了遠程負載端的輸出精度;采用片上紋波補償技術,對傳統(tǒng)V2控制方法進行改進,在實現(xiàn)高輸出精度特性的同時解決了采用低ESR輸出電容時的連續(xù)多脈沖問題;采用自適應導通時間調制方式實現(xiàn)了開關頻率的近似恒定,

4、通過改變外置電阻即可將開關頻率設定成與應用系統(tǒng)相兼容,優(yōu)化了電磁兼容特性;另外,該控制架構中還包含有一種瞬態(tài)響應增強電路,用來加快系統(tǒng)的瞬態(tài)響應速度。
　　本文首先對DC-DC變換器的研究動態(tài)和理論基礎進行了簡述,然后詳細剖析了影響變換器性能的關鍵因素以及解決方案,隨后對所提出的改進型系統(tǒng)控制架構進行了理論推導,并完成了相應模塊的電路設計工作,最后借助Cadence、Hspice等電路設計仿真軟件,基于0.6um CD工藝對子電路