检索结果-内蒙古大学图书馆

微电子学 2008年第5期38卷 722-726页

作者：安鸿峰吴晓波陈海娄佳娜浙江大学超大规模集成电路设计研究所杭州310027

为提高轻载下DC-DC变换器的效率,设计了一种降压型多模式DC-DC变换器控制芯片。其特点是在不同负载条件下采用不同的工作模式:在重、中载条件下采用脉宽调制(PWM),轻载条件下采用burst调制,从而明显提高轻载条件下的效率。同时,采用片... 详细信息

为提高轻载下DC-DC变换器的效率,设计了一种降压型多模式DC-DC变换器控制芯片。其特点是在不同负载条件下采用不同的工作模式:在重、中载条件下采用脉宽调制(PWM),轻载条件下采用burst调制,从而明显提高轻载条件下的效率。同时,采用片上集成功率开关管和同步整流管,提高了功率密度和变换器的效率。该芯片采用BCD1.5μm工艺实现。仿真结果表明,在重载和轻载条件下,变换器效率分别达到90%和80%以上。

关键词：降压型 DC-DC变换器多模式脉宽调制 burst模式

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可集成于AC-DC转换器的带修调高性能振荡器

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微电子学 2012年第3期42卷 367-371页

作者：鲍小亮刘炎龚志鹏王会影周泽坤张波电子科技大学电子薄膜与集成器件国家重点实验室成都610054

提出了一种适用于反激式AC-DC芯片的高效、可修调振荡器电路。相对于传统的振荡器,增加了一块模式控制电路,通过检测负载反馈端电压,可灵活选择两种不同的工作模式,产生不同频率,从而实现芯片在所有负载下都可以保持较高的工作效率。修... 详细信息

提出了一种适用于反激式AC-DC芯片的高效、可修调振荡器电路。相对于传统的振荡器,增加了一块模式控制电路,通过检测负载反馈端电压,可灵活选择两种不同的工作模式,产生不同频率,从而实现芯片在所有负载下都可以保持较高的工作效率。修调电路可以对主电容充放电电流进行调节,实现频率抖动,从而减小EMI的影响。利用华润上华0.8μm 40V高压BCD工艺,对提出的电路进行仿真验证。结果表明,所有负载下变换器转换效率均可达到85%,负载变化时,频率可变范围为22～66kHz,修调电路实现4%的频率抖动。

关键词： AC-DC转换器振荡器修调模式控制频率抖动 burst模式

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宽输出范围下三电平半桥LLC谐振变换器的控制策略研究

宽输出范围下三电平半桥LLC谐振变换器的控制策略研究

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作者：李含其华中科技大学

学位级别：硕士

LLC谐振变换器可实现在高开关频率下全负载范围内原边开关管的零电压开通、副边整流二极管的零电流关断,因而被广泛应用在电动汽车充电机、光伏系统直流变换器、燃料电池直流变换器和数据中心直流供电系统等。针对宽范围运行需求,传统... 详细信息

LLC谐振变换器可实现在高开关频率下全负载范围内原边开关管的零电压开通、副边整流二极管的零电流关断,因而被广泛应用在电动汽车充电机、光伏系统直流变换器、燃料电池直流变换器和数据中心直流供电系统等。针对宽范围运行需求,传统调频工作的LLC谐振变换器通常采用减小电感比或增加工作频率范围的方法,但这些方法会导致系统效率降低。因此,需要研究LLC谐振变换器在宽范围下的控制策略,实现宽范围下的高效率运行。为拓宽系统增益范围,本文将移相控制引入三电平半桥LLC谐振变换器,分析了移相控制下的电路工作模态,并对模态进行划分,采用时域分析法建立了LLC谐振变换器在移相控制下的精确增益曲线关系,并分析了移相控制下开关管实现软开关的条件,并通过仿真和实验验证了增益曲线和软开关条件的正确性。针对移相控制存在软开关范围效果不理想的问题,本文提出了一种应用在LLC谐振变换器中的不对称电压消除（Asymmetrical Voltage-Cancellation,AVC）控制策略,分析了其适用范围。接着针对带倍压整流（Voltage Doubler Rectifier,VDR）输出的LLC谐振变换器,分析了AVC控制下的软开关条件,并提出了一种最优的控制轨迹。然后基于该控制轨迹建立了输出电压和占空比的精确增益关系。从直流增益和软开关情况等方面和移相控制、APWM控制等方法进行了对比分析,并对AVC控制下输出电容电压的不均衡度进行分析,给出了输出电容耐压设计的指导意见。最后,通过实验验证了AVC控制能实现全电压范围内的软开关,能实现宽范围下高效率的运行。针对LLC谐振变换器轻载下降压困难、效率低下等问题,将burst模式引入到LLC谐振变换器中。针对burst模式下输出电压纹波较大的问题进行了研究,对burst频率、每一拍的电压增量?(14)等重要参数进行优化选择,在此基础上提出了一种基于纹波优化的burst模式实现方法,根据Ton时间采用策略的不同,给出了两种不同的实现思路。最后,通过实验验证了所提出burst实现方法的可行性,并给出了输出电压纹波的改善效果。

关键词： LLC谐振变换器宽范围运行移相控制 AVC控制 burst模式

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高效率可重构的开关电容DC-DC转换器设计

高效率可重构的开关电容DC-DC转换器设计

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作者：张家华华中科技大学

学位级别：硕士

使用电容作为储能元件的开关电容DC-DC转换器相比开关电感转换器可以提供更好的功率密度,更小的体积,因此在诸如便携式电子设备等低功率或面积受限的应用中更具吸引力,为保证设备可以长时间地稳定运行,提高开关电容转换器芯片的系统效... 详细信息

使用电容作为储能元件的开关电容DC-DC转换器相比开关电感转换器可以提供更好的功率密度,更小的体积,因此在诸如便携式电子设备等低功率或面积受限的应用中更具吸引力,为保证设备可以长时间地稳定运行,提高开关电容转换器芯片的系统效率成为现在的研究热点之一。同时,由于PWM、PFM等调制模式下的开关电容系统有闭合环路,存在稳定性问题,因此对开关电容转换器系统的稳定性分析也成为当前研究的重难点。基于以上讨论,本文设计了一款宽输入电压范围的高效率开关电容转换器,主要工作如下:(1)设计了一种可重构的开关电容阵列,该阵列基于串并联拓扑结构,由2个飞电容,9个开关组成,通过改变开关工作状态可以实现四种变压比:1/1、2/3、1/2和1/3,使系统在宽输入电压范围内始终保持高效率;(2)为开关电容降压转换器设计了脉冲频率调制(PFM)和burst双模式控制策略,重载下采用PFM调制模式,转换器输出电压纹波较小;轻载下系统进入burst模式,当输出电压高于额定电压时,仅由电容为负载供电,进一步提高了系统转换效率,相对的burst模式下纹波也比较大;(3)利用电荷平衡法和z变换建立了离散系统的环路小信号模型,分析了环路稳定性,并通过引入一个零点对环路进行频率补偿,保证了全负载下开关电容转换器系统的稳定性。采用HHGrace 0.35μm BCD工艺完成了电路的设计和仿真,仿真结果表明,输入电压范围为1.6～4.0V,输出电压为1.0V,输入电压3.2V时,最大可带200m A负载;输入电压为2.2V,负载电流为40m A条件下,转换器峰值效率可达87.3%;burst模式下系统静态电流最大为63.2μA。

关键词：效率可重构 burst模式环路稳定性

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一款同步高效率电压模式降升压型DC-DC转换器XD0627的研究与设计

一款同步高效率电压模式降升压型DC-DC转换器XD0627的研究与设计

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作者：王达之西安电子科技大学

学位级别：硕士

本论文基于西安电子科技大学电路CAD所科研项目“电源管理类集成电路关键技术的理论研究与设计”，设计了一款同步高效率电压模式降升压型DC-DC转换器XD0627。本文根据降升压型DC-DC转换器既可升压又可降压的工作特点，提出了一种新颖... 详细信息

本论文基于西安电子科技大学电路CAD所科研项目“电源管理类集成电路关键技术的理论研究与设计”，设计了一款同步高效率电压模式降升压型DC-DC转换器XD0627。本文根据降升压型DC-DC转换器既可升压又可降压的工作特点，提出了一种新颖的降升压模式，随着输入电压的下降芯片可以从降压模式向升压模式平滑地过渡。针对PFM的工作特点本文还提出了改进后的burst模式以提高轻载时转换效率。轻载时XD0627工作在burst模式，静态电流只有36μA；重载时XD0627工作在PWM模式，输出纹波小，转换效率可高达95%。本文基于0.18μm CMOS工艺对XD0627的系统功能和带隙基准电路、振荡器电路、三角波发生器、burst模式检测电路等关键子模块进行了设计和仿真验证，并给出了整体仿真结果。仿真结果表明，该芯片在2.5V到5.5V的输入电压范围内能得到1.2V5.5V的稳定输出，降压模式最大能输出3A的负载电流，升压模式最大能输出2A的负载电流，电路各项性能指标均已达到设计要求。

关键词：降升压型DC-DC 降升压模式 burst模式高效率

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电流模式PWM控制器芯片的设计

电流模式PWM控制器芯片的设计

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作者：来德锋大连理工大学

学位级别：硕士

开关电源以其高效率、小体积等优点获得了广泛应用。传统的开关电源普遍采用电压型脉宽调制(PWM)技术,而近年来电流型PWM技术得到了飞速发展。相比电压型PWM,电流型PWM具有更好的电压调整率和负载调整率,系统的稳定性和动态特性也得以... 详细信息

开关电源以其高效率、小体积等优点获得了广泛应用。传统的开关电源普遍采用电压型脉宽调制(PWM)技术,而近年来电流型PWM技术得到了飞速发展。相比电压型PWM,电流型PWM具有更好的电压调整率和负载调整率,系统的稳定性和动态特性也得以明显改善,特别是其内在的限流能力使控制电路变得简单可靠。本文基于1μm HV CMOS工艺,利用Cadence EDA电路设计软件和Hspice仿真软件设计了一款低功耗的电流模式PWM控制器芯片。该芯片适用于反激拓扑结构的中小功率AC/DC开关电源模块。文中在详细分析开关电源的基本工作原理的基础上,给出了PWM控制器芯片的整体结构,并对各个子电路模块进行了设计和仿真分析。在轻载或者无负载的情况下,芯片进入burst控制模式,通过降低芯片的工作频率来减小外围器件MOSFET的开关损耗和高频变压器的磁芯损耗,提高电源的转换效率,降低系统的待机功耗。为了减小系统的EMI辐射干扰,设计了频率抖动电路,通过微调芯片的工作频率来改变信号的频谱分布,降低电磁干扰的峰值,改善系统的EMI性能。由于芯片采用的是峰值电流控制方式,当占空比大于50%时,存在亚谐波振荡和噪声敏感等问题,因此设计了斜坡补偿电路,可以避免谐波振荡的发生,增强系统的稳定性。在芯片的输出级设计了软栅驱动电路,利用两个大尺寸NMOS管组成图腾柱式输出结构,这种结构驱动能力较大,可以直接驱动外部MOSFET开关管。此外,芯片内部还集成了完善的保护电路,包括逐周期电流限制保护(OCP)、过温保护(OTP)、过载保护(OLP)、钳位保护、过压保护(OVP)以及欠压锁定(UVLO)。根据设计规则完成版图的设计,并利用Dracula版图验证工具对整个版图进行了DRC和LVS检查,最终版图面积约为1.4mm×1.7mm。芯片完成了流片,对封装后的芯片成品进行了测试,测试结果表明,芯片工作正常,各项指标基本满足设计要求。芯片的正常工作电压为12V～23V,正常工作温度为-20℃～85℃,可应用在笔记本电源适配器、电池充电器、电视机顶盒电源等电子设备中。

关键词：交流/直流脉冲宽度调制斜坡补偿 burst模式频率抖动

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高效双模降压型开关电容DC-DC转换器设计

高效双模降压型开关电容DC-DC转换器设计

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作者：陈浩西安电子科技大学

学位级别：硕士

无线体域网(Wireless Body Area Networks,WBAN)被广泛应用于无线医疗、身体检测、移动控制和体感游戏等多方面,为生活生产带来诸多的便利。无线体域网的发展对可便携、可穿戴和可植入设备提出更高的要求,因此信息检测的持续性、通信的... 详细信息

无线体域网(Wireless Body Area Networks,WBAN)被广泛应用于无线医疗、身体检测、移动控制和体感游戏等多方面,为生活生产带来诸多的便利。无线体域网的发展对可便携、可穿戴和可植入设备提出更高的要求,因此信息检测的持续性、通信的时效性以及使用的安全性成为研究的重点。基于无线体域网的需求,可便携设备对电源管理模块也提出更高的要求,低功耗、高效率和小体积是目前电源管理模块的研究重点,这也是本文研究设计的主要内容。本文以实现电源管理模块的全集成为切入点,考虑到传统电感型DC-DC转换器不易集成和电磁串扰(Electromagnetic Interfence,EMI)的问题,本文将设计一款开关电容DC-DC转换器作为可便携式的电源管理模块。通过开关电容DC-DC转换器及其设计关键技术作深入研究后,本文对目前设计研究中存在的不足提出优化,针对转换器电源纹波、瞬态响应和功率转换效率等方面性能提出改进,提出一款应用于毫瓦量级功耗的可便携设备的高性能开关电容DC-DC转换器。本设计提出一种高效双模降压型开关电容DC-DC转换器,负载管理用脉冲频率调制(Phase Frequency Modulation,PFM)和burst模式协调合作的双模式控制,重载下使用PFM控制管理输出电压,转换器输出电压纹波小,精度高;轻载下使用burst模式反馈控制,转换器功率转换效率和瞬态响应都得到提高;另外,本文将给出PFM下环路稳定性问题的详细分析。为了进一步提高功率转换效率,本设计还提出自适应开关管宽度调制技术,栅驱动损耗在低频下得到优化,整个负载范围内功率转换效率得到提升。本设计在标准180nm CMOS工艺下验证,测试结果表明:功率级电路采用四变压比(2/3,3/5,1/2,2/5)开关电容阵列,输入电压2.0V-3.6V,输出电压稳定在1.2V。转换器在双模式切换时正常工作,在功率飞电容500pF的条件下输出电流范围是0-2mA;输出电容值为5nF,PFM控制的重载条件下的平均电压纹波是30mV;轻载下,通过对比PFM和burst模式,burst模式在60μA的条件下实现了11%的最大功率转换效率提升;自适应开关管宽度调制实现了6%的平均功率转换效率提升。开关电容DC-DC转换器在输入电压2.7V,负载电流2mA的条件下,获得最大的功率转换效率84.2%。为了降低开关电容DC-DC转换器的输出电压纹波,本设计还提出一款模拟辅助三级数字LDO。三级逐步调制的策略提高了输出电压精度,模拟辅助方案消除了数字LDO电压纹波,可变步长计数器提高数字LDO瞬态响应。仿真结果表明:数字LDO的输出电流范围是0-10mA,输入电压不低于1.2V,输出电压稳定在1V。当负载跳变5mA以下时,输出电压过冲或下冲不超过100mV。仿真结果同样显示出整个系统正常工作。

关键词：开关电容直流-直流转换器 PFM burst模式自适应开关管宽度调制模拟辅助数字LDO

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高效率降压型DC/DC控制器的设计

高效率降压型DC/DC控制器的设计

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作者：吴国明浙江大学

学位级别：硕士

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... 详细信息

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，预期设计目标均已实现。

关键词：降压型 PWM模式 burst模式 PSM模式效率纹波

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高效率低静态电流DC-DC变换器的研究与设计

高效率低静态电流DC-DC变换器的研究与设计

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作者：张致远电子科技大学

学位级别：硕士

随着电子信息技术的不断发展,电子设备的种类与数量不断增加,这对供电技术也提出了更高的要求。DC-DC变换器由于具有转换效率高、功率范围宽,以及可实现升降压功能的特点,被广泛应用在电子产品的供电中。同时,为了降低能量损耗,提高电... 详细信息

随着电子信息技术的不断发展,电子设备的种类与数量不断增加,这对供电技术也提出了更高的要求。DC-DC变换器由于具有转换效率高、功率范围宽,以及可实现升降压功能的特点,被广泛应用在电子产品的供电中。同时,为了降低能量损耗,提高电池寿命和设备续航,对DC-DC变换器的转换效率和静态电流也提出了更高的要求。针对车载以及工业生产中的宽输入范围大功率降压应用,以及物联网传感器节点中的低压升压应用,本文聚焦于对DC-DC变换器高效率、低静态电流的共同应用需求,分别设计了一款Buck变换器和一款Boost变换器。其中,Buck变换器主要采用峰值电流模PWM控制,但在轻载下能够无缝切换至PFM模式,以降低开关损耗,提高轻载效率。此外,该变换器内部还设计有可切换供电轨的片内LDO,在输入电压较高时可以使用输出电压或额外电源为控制电路供电,以降低驱动损耗和控制电路损耗。而Boost变换器采用burst模式控制,会交替工作在Active状态与Sleep状态,并根据工作状态使模块动态休眠以降低静态电流。为了满足应用需要,还设计了能够在最低0.7 V输入电压下实现冷启动的共享功率下管的冷启动电路。本文所设计的Buck变换器基于0.18μm BCD工艺设计,输入电压范围为3.5～60 V,最大负载电流为3.5 A。通过仿真验证,本设计中采用的换轨LDO最高可实现5%的效率提升。该Buck变换器峰值效率达96.76%,并且在轻载下也能维持较高的转换效率,稳压情况下所需的静态电流仅为5.4μA,满足高效率低静态电流的设计目标。本文所设计的Boost变换器同样采用0.18μm BCD工艺设计,并且已完成流片验证,芯片面积为870μm×650μm。其输入电压范围为0.7～3 V,最大输入电流为100 m A。通过仿真和实测验证,该Boost变换器峰值效率达94.8%,并且可以在7μW到0.3 W的宽功率范围内保持65.9%以上的效率,稳压情况下所需的静态电流仅为1.5μA,满足高效率低静态电流的设计目标。

关键词：高效DC-DC变换器低静态电流 PWM/PFM无缝切换峰值电流模式 burst模式

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植保无人机锂电池负极材料的皮秒激光切割研究

植保无人机锂电池负极材料的皮秒激光切割研究

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作者：黄进钰广东海洋大学

学位级别：硕士

随着精准农业航空技术的发展,使用植保无人机搭载农药喷雾设备用于农作物病虫害防治已成为一种得力的辅助手段。植保无人机的使用实现了人机分离作业,避免了农药中毒,单位面积施药量小,能适应不同地块、作物,达到作业精准、适用性强、... 详细信息

随着精准农业航空技术的发展,使用植保无人机搭载农药喷雾设备用于农作物病虫害防治已成为一种得力的辅助手段。植保无人机的使用实现了人机分离作业,避免了农药中毒,单位面积施药量小,能适应不同地块、作物,达到作业精准、适用性强、作业效率高的目的。航空植保产业的迅速发展加快了植保无人机智能农业装备的研发步伐,且植保无人机的应用大多追求大载药量、长效续航、高安全可靠性,提出了植保锂电池高品质工艺技术研发的迫切需求。针对这一问题,采用可调burst模式的皮秒激光脉冲对植保锂电池负极材料进行切割试验。介绍了极片材料用激光切割的基本特性,及超快激光技术的特点。试验结果关注切割边缘毛刺、HAZ、分层宽度等切口特征和形貌的变化。主要研究内容如下: （1）采用面积推算法,分别对植保锂电池负极材料的铜箔和石墨材料进行了单脉冲烧蚀阈值试验,计算出分层宽度的理论值。证明了铜和石墨的烧蚀阈值差异是导致分层宽度产生的重要原因之一。（2）在单脉冲模式下,研究了激光功率对铜集流体和负极复合材料切割边缘成形形貌的影响。通过SEM观察到,铜集流体切口边缘有不规则分布的毛刺,HAZ随激光功率的增大而增大,而负极复合材料切口存在明显的分层宽度。发现由于有最低切断功率的限制,降低功率不能解决切割边缘出现的毛刺、HAZ、分层宽度等缺陷。（3）采用可调子脉冲个数的皮秒激光脉冲burst模式对植保锂电池负极的铜集流体和负极复合材料进行切割,研究了不同burst个数对切割质量的影响。结果表明,增加burst个数能有效减小铜集流体切口边缘的HAZ。burst脉冲串使铜集流体直接以快速热气化去除并带走大部分热量,少量余热使铜发生热熔化重新凝固在切口形成熔融重凝层,消除了边缘毛刺。当burst模式应用在负极复合材料切割时,增大burst个数可以降低分层宽度,使能量集中利用在材料去除而不是余热扩散,burst个数N=10时,获得35μm的分层宽度。（4）通过切割试验获得了不同burst个数下的最大切割速度,探究植保锂电池负极材料超快激光切割效率。发现最大切割速度随burst个数的增加而增大,在37.4W和N=10时,铜集流体和负极复合材料分别获得了3800mm/s和500mm/s的最高Vm,分别是单脉冲模式下的6倍和2.5倍。并且,burst个数的增大引起的最大切割速度的增幅明显比增大激光功率的增幅大。burst模式可以实现小功率激光器的快速加工。在高速切割条件下,可完全消除铜集流体的色变HAZ,EDX能谱分析表明边缘热影响限制在熔融重凝区15μm范围内,这对于植保锂电池负极材料的切割质量和切割效率都有极大的提高。

关键词：植保无人机锂电池负极皮秒激光切割 burst模式分层宽度

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