同步整流型DC/DC转换器电路

摘要

伴随着信息产业蓬勃的发展、便携式设备的广泛应用、节约能源要求不断的提高，开关电源技术迅速发展。特别是近几年MP3播放器、DC、PDA等便携式电子产品的普及，DC/DC控制芯片用量惊人。随着消费电子产业的蓬勃发展，作为电源和电子系统的接口，DC/DC转换器在各种电子产品里都得到了广泛的应用，在便携式电子产品中，为了从系统上实现功耗和性能的折衷，DC/DC转换器更是起了关键的作用。 目前，由于电流模式同步整流技术的高性能，此方案已经成为PWM(Pulse WidthModulation脉宽调制)DC/DC转换器的主要方案。与传统的PWM工作模式相比，同步整流具有更高的效率、输出电流、动态响应好，提高了负载电流线性度。本文设计了一种固定频率为1.5MHz，具有斜率补偿的电流模式PWM降压DC/DC转换器。 首先，本文介绍了DC/DC转换器的基础理论，重点研究了峰值电流模式PWM工作原理以及同步整流理论。这些理论对于电路设计具有指导作用。接着，设计了1.5MHz电流模式PWM转换器。论文中给出了一些重要的子电路，比如带隙基准电压源、电流偏置、误差放大器、振荡器等等。电路设计完成后，进行了版图优化设计。版图的面积为970μm×1430μm。 为了证明设计结果，芯片流水后进行了封装测试。测试结果表明所设计芯片工作正常。转换效率在90％以上，输出电流达到了700mA。所有的测试结果都说明峰值电流模式同步整流技术非常适用于手持设备中所需的DC/DC转换器。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 绪论

1.1开关电源在电子产品中的重要地位

1.2开关电源的发展状况

1.2.1开关电源的发展简况

1.2.2开关电源的发展趋势

1.3DC/DC转换器中的新技术

1.4课题的研究背景、内容及意义

1.4.1课题的研究背景

1.4.2课题的研究内容和意义

第二章 DC/DC转换器的理论基础

2.1DC/DC转换器的四种经典拓补结构

2.1.1降压型DC/DC转换器

2.1.2升压型DC/DC转换器

2.1.3降压-升压型DC/DC转换器

2.1.4升压-降压型DC/DC转换器

2.2DC/DC转换器的三种控制方法

2.2.1PFM控制方法

2.2.2PWM控制方法

2.2.3PFM/PWM控制方法

2.3电压模式和电流模式

2.4同步整流技术概述

第三章 同步整流DC/DC转换器系统中关键技术分析

3.1降压型DC/DC转换器的原理及稳态分析

3.1.1降压型DC/DC转换器基本原理

3.1.2降压转换器中的电感、电容及纹波分析

3.2降压型DC/DC转换器的PWM工作模式分析

3.2.1PWM模式工作原理

3.2.2输出滤波器设计

3.2.3功率耗散分析

3.3峰值电流模式DC/DC转换器的分析

3.3.1峰值电流控制模式PWM开关电源的原理

3.3.2斜波补偿在电流模式同步整流DC/DC转换器中的应用

3.4同步整流技术

3.4.1同步整流技术简介

3.4.2同步整流器的驱动方式

3.4.3同步整流的死区时间控制

第四章 同步整流DC/DC转换器的电路设计

4.1设计指标

4.2电路设计

4.2.1电路框图

4.2.2带隙基准电压源的设计

4.2.3电流偏置电路的设计

4.2.4振荡器电路的设计

4.2.5峰值电流模降压转换器主控回路设计

4.2.6放大器的设计

4.2.7保护电路的设计

第五章 版图设计及封装测试

5.1版图设计技术

5.1.1匹配性设计

5.1.2耦合的影响

5.1.3寄生参数

5.2具体的版图设计

5.2.1基准电路中三极管的匹配性设计

5.2.2电阻的匹配性设计

5.2.3运放的匹配性设计

5.2.4整体版图的设计

5.3芯片的封装

5.4芯片的测试

5.4.1测试方案

5.4.2测试结果

第六章 总结与展望

参考文献

致谢

硕士期间取得的成果