2.5A BUCK型DC-DC电源管理芯片的研究与设计

摘要

电源是各类电子设备的核心，而DC-DC则是实现电源转换的核心，在低功耗要求越来越高的今天，如何提高DC-DC电源芯片的转换效率，已经成为了世界范围内研究的非常重要问题。
　　本文对电源芯片关键技术进行研究，在充分了解电源管理工作过程的基础上，首先设计完成了一款模拟控制的2.5A电流模式BUCK型电源管理芯片，该芯片采用同步整流技术，减小了额外的损耗，并设计达到较宽的输入输出范围，较快的信号响应及良好的保护和恢复机制。同时，通过对开关功率管损耗模型的分析，本文提出了一种频率切换的选择结构，大大的改善了轻载时的整体电源效率，提高了电能转化率。
　　在此基础之上，采用能更好提升系统各项性能的数字电源管理，改变电源的控制方式，将反馈网络划分为三个部分，模数转化器（ADC）,实现了将模拟信号量化为数字信号，数字滤波器（DPID）完成将模拟补偿网络数字化，而数字脉宽调制器（DPWM）则将数字量再次转化为不同占空比的PWM方波，来控制功率管的通断，从而实现了基本功能的数字电源管理芯片。
　　电源设计均采用CSMC0.25BCD高压工艺库，并使用Cadence完成电路设计与仿真验证，并完成了模拟芯片的版图及流片，在轻载时效率提升最高达到10％，并且其他参数也满足设计要求。

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1 绪论

1.1 研究背景与意义

1.2 发展现状及趋势

1.3 研究内容

1.4 论文的主要结构

2 电源管理芯片

2.1 BUCK型DC-DC电源芯片基本原理

2.2采用模拟方式控制的BUCK型DC-DC电源芯片

2.3采用数字方式控制的BUCK型DC-DC电源芯片

3 模拟DC-DC芯片的系统分析与设计

3.1 系统的设计目标

3.2 系统结构及其工作原理

3.3 系统级仿真结果及分析

3.4 效率分析及改进

3.5 版图及测试

4 数字DC-DC芯片的系统设计

4.1模数转换器（ADC）的设计与实现

4.2数字补偿器（DIPD）的设计与实现

4.3数字脉冲宽度调制器（DPWM）的设计与实现

4.4 整体仿真验证

5 总结与展望

5.1 研究工作总结

5.2 未来工作展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间取得的研究成果