应用于Dc-DC变换器的高速高精度电流检测电路的设计

摘要

峰值电流模式开关变换器因其动态响应速度快，补偿网络简单并可同时实现过流保护等优点，被广泛应用于手持式智能设备的电源管理芯片中。电流检测电路作为其电流环控制中的关键模块，其检测精度和速度已成为影响DC-DC变换器稳定工作的重要因素，本论文将对应用于高开关频率宽占空比的峰值电流模式DC-DC变换器中电流检测电路进行分析和设计。
　　本论文首先分析和总结了前人在电流检测电路领域的工作成果，在此基础上设计了一种基于SenseFET检测技术的新型电流检测电路结构，该新型检测电路结构与传统电流检测电路相比，通过增加一条反馈通路，提高了检测速度和检测精度。围绕电流检测整体电路性能需要，论文设计了一种开关信号控制电路用于消除检测输出电流上的尖峰;设计了一款互偏置电流源，为电流检测电路提供直流偏置。接着论文对峰值电流模式DC-DC变换器芯片进行了设计，模块电路包括误差放大器、斜坡补偿及脉宽调制器等。最后基于Chartered0.18μm工艺进行了电路版图设计和后仿真验证，并对DC-DC变换器整体电路进行了流片与测试。
　　电流检测电路后仿真结果表明，其瞬态响应时间小于20ns，最高电流检测精度达到99.8％，而静态电流仅为17μA。芯片实测结果表明，芯片能够以最大占空比0.58和最小占空比0.23正常工作，开关频率为2MHz;输出负载50-1000mA变化时，输出电压在10μs内稳定，负载调整率为35.1mV/A;输入电压3-4V变化时，输出电压稳定，线性调整率为1.0mV/V;全负载转换效率达75％以上，其中峰值转换效率为91.8％。测试结果表明本论文设计的电流检测电路能使得DC-DC变换器芯片稳定工作且性能良好，满足设计与应用要求。

目录

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摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景与选题意义

1．2 国内外研究现状

1．3 研究内容与设计指标

1．4 论文组织

第二章 电流检测电路概述

2．1 电流检测技术

2．1．1 串联电阻检测

2．1．2 功率管RDS检测技术

2．1．3 滤波器电流检测方法

2．1．4 SenseFET电流检测技术

2．2 基于SenseFET技术的电流检测电路

2．3 本章小结

第三章 高速高精度电流检测电路的设计

3．1 电流检测电路的整体构架

3．2 偏置电流源的设计

3．2．1 偏置电流源的电路设计

3．2．2 偏置电流源的仿真结果

3．3 高速高精度电流检测电路的设计

3．3．1 传统电流检测电路分析

3．3．2 高速高精度电流检测电路的设计

3．3．3 电流检测电路的仿真结果

3．4 本章小结

第四章 基于高速高精度电流检测电路的DC-DC变换器设计

4．1 DC-DC变换器的整体架构

4．2 DC-DC变换器的主要模块电路设计

4．2．1 误差放大器的设计

4．2．2 斜坡补偿电路的设计

4．2．3 PWM调制器的设计

4．3 DC-DC变换器仿真结果

4．4 本章小结

第五章 版图设计与后仿、测试验证

5．1 版图设计

5．1．1 电流检测电路版图设计

5．1．2 整体版图设计

5．2 芯片后仿和测试验证

5．2．1 电流检测电路后仿验证

5．2．2 DC-DC变换器的芯片测试验证

5．3 本章小结

第六章 总结和展望

6．1 总结

6．2 展望

致谢

参考文献

硕士期间取得的成果