采用前馈控制方法的电压型PWM直流转换器IC设计

摘要

电源是电力电子设备的心脏，电源的性能直接关系到许多电力电子设备的性能，开关电源由于体积小、重量轻、效率高、性能好，在绝大多数场合已经全面取代了线性稳压电源，成为电力电子设备电源的首选。直流/直流(DC/DC)转换芯片，在中小型电力电子设备中如计算机、家用电器的电源管理设备中已经占据统治地位。本文设计了一种可向OLED显示器(OrganicLightEmittingDisplay，有机发光显示技术)供电，同时也可被选择作为其他中小型电子设备电源管理设备的电源芯片。 本文中设计的DC/DC电源管理芯片，为了保证向OLED供电，芯片内部包含了升压型控制电路和升降压型控制电路，其中由升压型提供正电压输出。外围电路仅需要少量电感电容等元件，就可以提供稳定的电压输出。 在升压控制电路中，由该电源管理芯片对输入输出电压进行检测控制，控制芯片内部集成的功率开关管的开启和关闭，以稳定输出电压。该芯片采用的控制方式为电压型PWM(脉冲宽度调制，PulseWidthModulation)控制方式，以输出电压反馈作为主要控制参量，同时为了提高芯片对输入电压扰动的响应速度，采用了输入电压前馈方法，将输入电压因素引入了反馈控制环中，通过对输入输出电压的检测，控制加在功率MOS管栅极电压上矩形脉冲的占空比，进而调节输出电压。芯片内部集成了一个高精度振荡器、双轨输出的PWM控制电路、芯片保护电路和功率MOS管，同时为了减小二极管导通压降带来的功耗，还在芯片内部集成了同步整流MOS管。 本文对开关电源的基础知识进行了介绍，重点讨论了在该电源管理芯片中的正电压输出电路设计和各子模块仿真，对输入电压前馈控制方法进行了分析。最后给出了全电路仿真波形。使用HSPICE仿真表明，在输入电压2.7V～5.5V的范围内，能够正常工作，效率达81％，当输入电压突变时，电路能够在一到两个时钟周期内响应，稳定的给出输出电压。

目录

文摘

英文文摘

独创性声明及关于论文使用授权的说明

第一章绪论

第二章开关电源基础

第三章开关电源控制电路设计分析

第四章基本电路模块设计

第五章控制电路设计

第六章电路整体电路仿真

总结

致谢

参考文献

攻硕期间取得的研究成果