一種升降壓型DC-DC轉(zhuǎn)換器的研究與設(shè)計.pdf

1、一種升降壓型DCDC轉(zhuǎn)換器的研究與設(shè)計ResearchanddesignofaBuckBoostDCDCConverter學(xué)科專業(yè)：微電子學(xué)與固體電子學(xué)研究生：林列指導(dǎo)教師：李玲霞教授天津大學(xué)電子信息工程學(xué)院二零一零年六月摘要隨著個人消費(fèi)類電子產(chǎn)品市場的迅速發(fā)展，便攜式電子產(chǎn)品不斷向小型化、輕型化轉(zhuǎn)變，產(chǎn)品體積的變小使得其電池體積和容量也隨之減小。這就要求盡可能地提高此類設(shè)備供電模塊的轉(zhuǎn)換效率，減小功耗，并使其能在較寬的電池電壓變化范圍

2、內(nèi)提供穩(wěn)定輸出電壓，以便延長電池的使用時間。為了能夠提高電池利用率，提高系統(tǒng)轉(zhuǎn)換效率，延長設(shè)備使用時間，本文闡述一種能在寬輸入范圍下工作的升降壓型DC／DC轉(zhuǎn)換器。該轉(zhuǎn)換器被用來將變化的鋰電池電壓轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定電壓，從而為便攜式設(shè)備供電。本設(shè)計中采用的是四開關(guān)控制的升／降壓拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，與普通升降壓拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)相比，它能夠?qū)崿F(xiàn)電壓的同向轉(zhuǎn)換。而且此結(jié)構(gòu)采用片內(nèi)集成功率管的同步整流方式來減少功率損耗以提高系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換效率，同時也減小了外圍電路的體積。又

3、因?yàn)樵谙到y(tǒng)開始工作時會產(chǎn)生浪涌電流，所以加入了軟啟動模塊來控制系統(tǒng)上電時的電流從而保護(hù)此轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。論文中重點(diǎn)設(shè)計了控制環(huán)路中主要的電路模塊。其中，采用電流型帶隙基準(zhǔn)為系統(tǒng)模塊提供了穩(wěn)定的參考電壓；采用RAMP模塊為系統(tǒng)斬波提供穩(wěn)定的鋸齒波；采用防倒流技術(shù)在電感中電能為零時關(guān)斷整流管，防止電流反向倒流。此外，為了使芯片免受過壓、過溫、過流等情況的影響，系統(tǒng)還設(shè)計了過壓、過溫、過流保護(hù)電路以提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。另外，因?yàn)閭鹘y(tǒng)的控制方式在輕載時

4、的轉(zhuǎn)換效率大幅降低，如何調(diào)高輕載轉(zhuǎn)換效率是便攜式電子設(shè)備電源管理的一個重點(diǎn)。本系統(tǒng)采用了PWM／BURST調(diào)制方式，在重載或中載時采用PWM調(diào)制的方式，在輕載時采用BURST調(diào)制的模式，在進(jìn)行PWM調(diào)制時關(guān)斷BURST模式的相關(guān)電路模塊，在進(jìn)行BURST調(diào)制時關(guān)斷PWM模式的相關(guān)電路模塊，從而減小系統(tǒng)的靜態(tài)功耗，進(jìn)而提高系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換效率。本文所有的設(shè)計均在chater35工藝下完成，利用CadenceSpectre工具軟件的仿真結(jié)果表明，