降压型DC-DC开关电源关键电路研究与设计

作     者：关晶晶 

作者单位：重庆邮电大学 

学位级别：硕士

导师姓名：周前能

授予年度：2020年

学科分类：080801[工学-电机与电器] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 

主      题：降压型DC-DC变换器 AFOT 环路稳定性 转换效率 

摘      要：随着集成电路技术及便携电子产品发展,市场对电源管理芯片的转换效率和体积提出了更高要求。本文在研究降压型DC-DC变换器关键子电路基础上,给出了一种高效的降压型DC-DC变换器。主要包括以下内容:首先,根据应用场景设计了一款降压型峰值电流模自适应固定关断时间(Adaptive Fixed Off Time,AFOT)控制DC-DC变换器。针对这种降压型DC-DC变换器,建立小信号电路模型,采用描述函数法建模,并进行环路补偿。然后运用软件Simplis仿真验证环路稳定性。其次,在分析降压型DC-DC变换器的损耗源的基础上,研究系统调制方式对转换效率的影响。通过计算不同调制方式的转换效率发现,脉冲频率调制能够提高轻载下的转换效率。为提高降压型DC-DC变换器轻载下的转换效率,本文采用脉冲频率调制、电流过零检测技术和同步整流技术措施。最后,在研究设计带隙基准电路、高边驱动电路、误差放大器、电流检测电路、比较器以及自适应固定关断时间产生电路等降压型DC-DC变换器的关键子电路基础上,给出了一种AFOT控制模式的降压型DC-DC变换器。仿真结果显示,当负载电流为500m A、输入电压在10V～24V范围内变化时,输出电压变化小于29m V,调整时间小于193μs。当负载电流在10m A～500m A范围内变化时,系统输出电压变化小于35m V,调整时间小于178μs。降压型DC-DC变换器的系统转换效率高达93.8%。