高效率降压型DC/DC控制器的设计

摘要

随着集成电路产业的发展，各类电子设备和系统也对开关电源提出了更高的要求，包括要求开关电源的体积更小、功率密度更高、转换效率更高以及可靠性更好。论文针对现代开关电源技术发展的要求，尤其是待机状况下的功耗问题，提出一种高效率降压型DC/DC控制器的设计。 首先，根据开关电源的国内外研究现状和趋势，给出研究内容和设计目标。 其次，根据研究内容和设计目标，论文从提高转换效率、减小芯片外围电路、低压电路设计、可靠性、纹波与效率问题以及环路补偿设计等多方面内容提出了系统的综合设计方案。 论文的重点是提高不同负载条件下的效率。一般来说，大部分开关电源在中载和重载下效率都比较高，但是在轻载下效率比较低。因此，本设计引入了 Burst模式和PSM模式来提高轻载下的效率。其中，Burst模式效率高但纹波较大，而PSM模式效率相对较低但纹波小，所以可以根据不同的应用要求来使能相应的模式。 再次，按照系统的设计方案，设计了包括误差放大器、电流比较器、基准电压源、锁相环以及保护电路等多个电路模块，并对这些电路模块进行了原理分析和性能仿真。 最后，结合系统结构和电路模块，构建了整个实际的控制器系统，并对控制器的主要性能参数进行了仿真和结果分析。系统仿真结果表明系统工作正常，预期设计目标均己实现。

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第一章 绪论

1.1 综述

1.2国内外研究背景、现状和趋势

1.3本设计的研究内容及其意义

1.4设计目标

1.5本设计的结构

第二章系统工作原理与系统设计

2.1系统工作原理

2.2系统结构设计

2.3系统三种工作模式原理分析与设计

2.3.1 PWM模式原理与设计

2.3.2 BURST模式原理与设计

2.3.3 PSM模式原理与设计

2.4效率与纹波的分析

2.5 同步整流技术的应用

2.6系统建模与环路补偿

第三章 电路级设计与分析

3.1基准电压电流源

3.1.1 PTAT电流源

3.1.2 Bandgap电压源

3.1.3关断电路

3.2电流基准源电路

3.3软启动和热保护

3.3.1软启动

3.3.2热保护电路

3.4误差放大器

3.4.1电路原理和设计分析

3.4.2相关参数仿真结果

3.5负载检测与误差电压钳位

3.6电流比较器和过流比较器

3.7 BURST比较器

3.8过压比较器

3.9反向电流比较器

3.10振荡器和锁相环

3.10.1模式选择的设计

3.10.2鉴相器和电荷泵的设计

3.10.3压控振荡器的设计

3.10.4锁相环环路补偿与仿真

3.11逻辑控制电路

3.12驱动电路

第四章系统仿真与分析

4.1系统仿真内容

4.2系统仿真结果与分析

4.3仿真结果总结

第五章结论

参考文献

致 谢