一种峰值电流模式的PWM控制电路的设计与实现

摘要

DC-DC开关电源（Switch Power Supply）由于具有体积小、重量轻、效率高、输出稳压范围宽等优势，被应用于各种电子、电器设备领域。开关电源核心的部分就是控制电路，峰值电流模式的脉宽调制（PWM）控制电路是当前研究最热门、应用最广泛的控制方式，具有高集成度、高性价比、高效率的优点。 本文设计了一种采用峰值电流模式的Buck型DC-DC电源控制芯片。该电路工作频率为1．2MHz，输入电压范围4V～6V，输出电压稳定在3．3V，最大输出电流为1A，纹波电压小于1％，正常工作时效率大于92％。并具有欠压、过流等保护功能，配以简单的外围电路就可以构成完整、可靠的DC-DC开关电源。 论文首先阐述了开关电源的基本原理，对比了各种控制模式和调制方式，分析了各自的优缺点，并着重对峰值电流模式的PWM控制的DC-DC电路理论进行了分析。随后根据设计要求进行了功率级和系统级系统设计。完成了误差放大电路、斜波发生电路、PWM比较器电路、电流感应电路、相加器电路等组成模块的分析、设计和验证过程。其中重点设计了其核心模块误差放大器及系统补偿电路以增强系统的稳定性，使用了改进的电流感应电路以提高系统响应速度，在相加器电路中使用耗尽管以简化电路设计。在此基础上，基于华润上华0．5μm标准CMOS工艺使用Cadence对整体电路进行了仿真验证，仿真结果表明，其设计达到了预定的要求。最后完成了整体电路的版图设计。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 绪论

1.1 研究背景

1.1.1 稳压电源的发展

1.1.2 直流稳压电源的分类

1.2 研究目的和意义

1.3 本论文所做的工作和论文结构

第二章 DC—DC变换器的原理

2.1 Buck型DC—DC主拓扑结构分析

2.2 DC—DC变换器调制方式的研究

2.2.1 PWM调制方式

2.2.2 PFM调制方式

2.3 几种反馈控制模式的研究

2.3.1 电压控制模式

2.3.2 峰值电流控制模式

2.3.3 平均电流控制模式

2.3.4 迟滞电流控制模式

第三章 Buck型DC—DC变换器的系统设计

3.1 功率级设计

3.1.1 功率级模型分析

3.1.2 功率级设计

3.2 控制回路设计

3.2.1 控制回路分析

3.2.2 系统补偿设计

3.3 驱动电路的设计

3.3.1 功率管驱动电路

3.3.2 死区时间设定

3.4 系统的斜波补偿设计

3.5 系统模块设计及功能分析

第四章 子电路设计与系统仿真

4.1 电流感应电路设计

4.2 误差放大器电路的设计

4.2.1 误差放大器的开环电路设计

4.2.2 补偿电路的设计

4.3 相加器电路设计

4.4 比较器和斜波发生器电路设计

4.5 系统仿真结果

4.5.1 输出信号和控制信号仿真结果

4.5.2 系统效率的仿真

第五章 版图设计和测试

5.1 版图布局

5.2 版图设计要点

5.3 本文设计的版图

5.4 芯片功能测试

第六章 总结与展望

参考文献

致 谢

攻读硕士学位期间发表的论文