高效同步整流buck DC/DC转换器的研究与设计

论文摘要

目前,DC/DC转换器己在通讯、电子计算机、消费类电子产品等领域获得了广泛应用。为了提高其性能,高效率、高精度、高集成度成为设计的关键。本文首先介绍了降压型DC/DC转换器的工作原理,深入分析了转换器的各种功率损耗源和同步整流技术。然后对DC/DC转换器的关键电路进行了分析设计,包括:斜坡补偿电路、误差放大器/补偿网络、PWM比较器、电感电流检测电路、同步整流驱动电路、续流检测电路等。本文设计了结构新颖的内置电感电流检测电路和同步整流驱动电路,实现了电流模脉宽调制与同步整流技术的结合,有效地提高了DC/DC转换器的效率、精度和集成度。整个设计采用0.35um 3.3V CMOS模型,仿真结果显示,电源转换效率高达91%,稳态输出电压纹波为7mV,负载调整率为? 0.428(%/ A),线性调整率为,均达到或优于预定指标,满足高效率和高精度的要求。0.26(% / V)

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题的背景和研究的意义
• 1.1.1 全球电源产业的快速发展
• 1.1.2 中国电源产业的发展现状
• 1.1.3 电源的发展趋势和要求
• 1.2 DC/DC开关电源的介绍
• 1.2.1 开关电源技术的研究现状
• 1.2.2 DC/DC开关电源的特点
• 1.2.3 DC/DC开关电源的发展方向
• 1.3 论文的章节和结构
• 第二章 DC/DC转换器的基本原理和分类
• 2.1 DC/DC转换器的基本拓扑结构
• 2.1.1 二阶转换器的拓扑
• 2.2 buck DC/DC转换器的分类
• 2.2.1 滞环电压模式buck DC/DC转换器
• 2.2.2 滞环电流模式buck DC/DC转换器
• 2.2.3 电压反馈模式PWM型buck DC/DC转换器（后沿调制）
• 2.2.4 电压反馈模式PWM型buck DC/DC转换器（前沿调制）
• 2.2.5 电流反馈模式PWM型buck DC/DC转换器（后沿调制）
• 2.2.6 电流反馈模式PWM型buck DC/DC转换器（前沿调制）
• 2.2.7 本论文采用的buck DC/DC转换器结构
• 2.3 DC/DC的性能参数
• 2.3.1 电源调整率
• 2.3.2 负载调整率
• 2.3.3 输出电压纹波
• 2.3.4 转换效率
• 2.3.5 温度系数
• 2.4 小结
• 第三章 buck DC/DC 转换器的总体结构和分析
• 3.1 电流模式buck DC/DC 转换器的结构图
• 3.2 buck DC/DC 转换器的整体结构框图
• 3.2.1 子模块功能定义
• 3.2.2 系统工作原理
• 3.3 影响转换器的转换效率的因素
• 3.3.1 导通损耗
• 3.3.2 驱动损耗
• 3.3.3 分布电感开关损耗
• 3.3.4 和时序有关的损耗
• 3.3.5 控制电路损耗
• 3.4 同步整流技术
• 3.4.1 同步整流技术简介
• 3.4.2 同步整流器的驱动方式
• 3.4.3 同步整流的死区时间控制
• 3.5 buck DC/DC转换器的动态分析
• 3.5.1 CCM模式的小信号分析
• 3.5.2 DCM模式的小信号分析
• 3.6 小结
• 第四章 DC/DC转换器的子电路和功能模块的设计与仿真
• 4.1 buck DC/DC转换器的设计指标
• 4.2 峰值电流控制的buck DC/DC电路结构总揽
• 4.3 子电路的设计与仿真
• 4.3.1 振荡电路
• 4.3.2 斜坡产生电路
• 4.3.3 误差放大器/补偿网络
• 4.3.4 PWM比较器
• 4.3.5 电感电流检测电路
• 4.3.6 驱动电路和死区时间控制
• 4.3.7 带隙基准电压源
• 4.3.8 续流检测电路
• 4.3.9 软启动电路
• 4.4 小结
• 第五章 buck DC/DC转换器的整体仿真和分析
• 5.1 buck DC/DC转换器的典型应用电路
• 5.2 buck DC/DC转换器的总体仿真分析
• 5.2.1 输出纹波电压
• 5.2.2 负载调整率
• 5.2.3 线性调整率
• 5.2.4 转换效率
• 5.3 buck DC/DC整体性能参数
• 第六章 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间的研究成果