一种基于同步整流技术的降压DC-DC转换器设计

摘要

目前，作为电子系统的关键接口，DC-DC转换器已在通讯、电子计算机、消费类电子产品等领域获得了广泛应用。为适应便携式电子产品的应用要求，必须实现高效率、高精度、高集成度的开关电源设计。 本文首先介绍了降压开关电源的电路结构及工作原理，然后探讨了引起损耗的各种因素，设计了一种新的同步整流驱动电路，实现了同步整流和软开关技术的结合，有效地减小了转换器功率损耗，从而提高了转换器的转换效率。同时，还给出了一种新的过流保护电路以快速有效地保护芯片。 在实际电路的设计中，本文采用0.5μm CMOS工艺，从功率级设计开始，详细讨论了元件类型的选择、电路结构参数的确定，随后设计了基于同步整流技术的的降压DC-DC转换器系统。Hspice仿真结果表明，该系统能稳定工作，并满足设计指标的要求。

目录

文摘

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第一章绪论

1.1研究背景

1.2研究目的和意义

1.3本论文主要工作

第二章降压DC-DC转换器理论基础

2.1 DC-DC转换器简介

2.1.1 DC-DC转换器结构及其工作原理

2.1.2 DC-DC转换器的控制方法

2.1.3电压模式和电流模式

2.2降压DC-DC转换器结构及其稳态分析

2.2.1降压DC-DC转换器结构及其工作原理

2.2.2降压DC-DC转换器的稳态分析

2.3 DC-DC转换器的功率损耗源

2.4同步整流技术

2.4.1同步整流技术简介

2.4.2同步整流器的驱动方式

2.4.3同步整流的死区时间控制

第三章基于同步整流技术的降压DC-DC转换器系统分析与设计

3.1系统分析与设计

3.1.1同步整流技术

3.1.2软开关技术

3.1.3多工作模式

3.1.4合理选取开关管和整流管尺寸

3.1.5合理设置死区时间

3.1.6简化整流驱动电路

3.2系统外围参数选取

3.3同步整流驱动电路的设计

3.3.1逻辑控制电路设计

3.3.2整流驱动电路设计

3.3.3振荡消除电路

3.3.4同步整流驱动电路和同步整流时序

3.3.5模拟结果

3.4 PWM/PFM切换电路

3.4.1电路设计

3.4.2模拟结果

3.5电流感应和过流保护电路的设计

3.5.1电流感应电路设计

3.5.2过流保护电路

3.5.3电流感应和过流保护模块电路

3.5.4模拟结果

3.6 OSC振荡器的设计

3.6.1环形振荡器

3.6.2振荡器输出脉冲展宽

3.6.3斜坡信号的产生电路

3.6.4 OSC振荡器模块电路

3.6.5模拟结果

3.7其他模块

第四章仿真结果与分析

4.1输出电压

4.2开关管和整流管导通电阻

4.3限制电流

4.4转换效率

第五章总结和展望

参考文献

致谢