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文檔簡介
1、汽車電子、醫(yī)療儀器、通信網(wǎng)絡(luò)等領(lǐng)域的發(fā)展給電源管理IC的市場需求帶來了強勁的推動力。這些領(lǐng)域日益復雜的電子系統(tǒng)廣泛采用負載點(Point of Load, POL)電源供電,以滿足其對電源提出的用更低成本和更小尺寸來提供更高功率的要求。電流模Buck變換器因其瞬態(tài)響應較快以及自動并聯(lián)均流而容易實現(xiàn)大電流的優(yōu)勢,非常適合這種應用場合。本文針對峰值電流控制模式Buck變換器,圍繞電流控制內(nèi)環(huán)、電壓控制外環(huán)建立小信號模型,給出相位裕度、環(huán)路帶
2、寬的解析表達式,并指導Buck變換器的穩(wěn)態(tài)性能參數(shù)和瞬態(tài)響應速度優(yōu)化設(shè)計。本文設(shè)計了一款雙路Buck控制器芯片,仿真和和測試結(jié)果驗證了環(huán)路模型和理論分析的結(jié)論。
本研究主要內(nèi)容包括:⑴基于離散時域分析,建立定頻控制下精確電壓外環(huán)z域小信號模型,并通過級數(shù)展開和近似,轉(zhuǎn)換得到s域小信號模型。提出電流內(nèi)環(huán)的相位裕度分析方法,給出電流內(nèi)環(huán)相位裕度與斜坡補償斜率的解析解,以電流內(nèi)環(huán)的恒定相位裕度為設(shè)計目標,定量給出分段線性斜坡補償?shù)脑O(shè)
3、計原則,指導設(shè)計分段點和分段數(shù)量,從而確保電流內(nèi)環(huán)的穩(wěn)定性與動態(tài)響應速度。⑵在電路實現(xiàn)上,針對誤差放大器、LDO進行優(yōu)化設(shè)計,提升變換器性能:對誤差放大器進行了性能改善,設(shè)計實現(xiàn)了一種具有高增益、高跨導、高共模抑制比和低失調(diào)電壓特點的跨導放大器,提高了整體電路的輸出電壓精度;設(shè)計了一種斜坡恢復電路,實現(xiàn)了根據(jù)占空比對誤差放大器輸出進行動態(tài)鉗位,保證了電路的帶載能力以及大電流情況下的負載調(diào)整率;設(shè)計了一種雙環(huán)路控制線性穩(wěn)壓電路,采用低精度
4、、高帶寬內(nèi)環(huán)和高精度、低帶寬外環(huán)的結(jié)合,實現(xiàn)了高輸出精度和快速瞬態(tài)響應的統(tǒng)一,滿足了為自舉驅(qū)動等模塊穩(wěn)定供電的需求。⑶基于0.35μm40V BCD工藝,設(shè)計實現(xiàn)了雙路Buck變換器的控制芯片。測試顯示,在4A負載變化范圍內(nèi),負載調(diào)整率為0.5%,輸入電壓7V-30V范圍內(nèi),線調(diào)整率為0.06%。該芯片支持Burst模式和PWM模式,在PWM模式下,2A負載階躍時,恢復時間為40μs,下沖和上沖電壓均為50mV。在負載達到1.8A時,峰
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