高效率高精度Buck型DC-DC转换器XD1466的研究设计

摘要

伴随着现代社会和科学技术的高速迅猛的发展，电子产品行业紧随其步伐持续不断地更新进步。随着人们需求的不断多样化，以及电池供电的便携式设备性能需要持续的提高和功能的要求日趋丰富，对开关电源的效率提出了越来越高的要求。怎么样去提高转换器的效率一直是电源管理技术面临的最主要的难题。本文就从一款高效率的芯片XD1466出发，对Buck型DC-DC转换器进行深入的分析与研究。
　　本论文设计工作以西安电子科技大学超高速电路设计与电磁兼容教育部重点实验室的重点科研项目“深亚微米电源管理类集成电路关键技术理论研究与设计”为背景，设计了一款高效率高精度Buck型DC-DC转换器芯片。
　　论文首先介绍了电源管理技术发展以及应用，然后从开关电源的各种特性进行简单分类介绍，列举出开关电源常见的三种拓扑结构，并简要分析推导其原理，接着以Buck型DC-DC转换器为例，从转换器的工作模式、调制方式以及控制模式对Buck型DC-DC转换器进行深入研究；然后根据实际应用需求，设计出芯片XD1466的系统功能以及电气指标，对芯片外围电路的选择进行简单的介绍；重点采用零极点补偿技术以及斜坡补偿技术对系统环路的稳定性进行了详细的分析和推导，实现电压环路和电路环路的双环路稳定性，设计出了一款具有高效率高精度的Buck型DC-DC转换器芯片XD1466；紧接着设计出芯片XD1466关键子模块电路并进行功能仿真验证；采用跟随器加单比较器设计出振荡器电路，实现内部基准与振荡信号有效的隔离，使得内部基准更加稳定，同时当芯片处于短路状态能够降低振荡器频率，有效的降低了芯片的功耗；最后对芯片进行整体电路仿真，研究几种保护功能对系统工作状态的影响并进行仿真验证。
　　芯片XD1466采用0.5μm CMOS工艺模型，使用Hspice软件完成芯片的前仿真，从仿真结果中看出电路各项指标均满足设计要求，性能良好。

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第一章 绪论

1.1 电源管理技术的简介

1.2 开关电源的现状及发展趋势

1.3 开关电源分类

1.4 论文研究内容与章节安排

第二章 DC-DC转换器的原理介绍

2.1 DC-DC转换器工作的基本原理

2.2 Buck型DC-DC转换器的工作模式

2.3 DC-DC转换器的调制方式

2.4 Buck型DC-DC的PWM控制模式的选取

第三章 芯片XD1466的系统设计

3.1 芯片XD1466的整体设计要求

3.2 XD1466的系统功能设计及主要功能描述

3.3 系统的工作原理

3.4 系统环路稳定性分析

第四章 芯片XD1466子模块设计与仿真

4.1 电压基准

4.2 电流基准模块

4.3 欠压锁存模块

4.4 误差放大器模块

4.5 振荡器模块

第五章 芯片XD1466整体性能仿真结果

5.1 芯片XD1466启动阶段仿真验证

5.2 芯片XD1466负载变化仿真验证

5.3 芯片XD1466使能端口功能仿真验证

5.4 欠压锁存模块在系统中功能仿真验证

5.5 芯片短路保护功能仿真验证

结论与展望

参考文献

致谢

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