Buck DCDC转换器研究与设计

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1、摘要本文设计了一款Buck型DC／DC转换器，适用于一节锂离子电池或者三节镍镉电池供电的便携式设备，转换器的输出电压范围可以从0．9--一2．4V任意调节，最大负载电流可达到1A。电路采用同步整流技术和PWM／PFM工作模式来改善系统的效率。电路内部使用一个1．7MHz的振荡器，所以只需要较小的电感和电容元件，转换器的体积也随之减小。同时，设计了过温关断模块、欠压锁定模块等保护电路来保证系统安全正常地工作。此Buck型DC／DC转换器的子模块由带隙基准电压源、LDO稳压器、误差放大器、PWM比较器、电流采样电路、振荡器、斜坡补偿电路等单元电路组成。基于TSMC0

2、．18工艺，用Cadence软件对系统进行了仿真，对各个子模块和系统进行了仿真，仿真结果表明，该转换器的输出纹波电压小于10mV，负载调整率为0．034％(％／A)，线性调整率为0．067％(％Ⅳ)，符合设计指标的要求。关键字：BuckDC／DC转换器同步整流PWM／PFM控制保护电路AbstractInthispaperaBuckDC／DCconverterhavebeendesignedforportableapplicationspoweredfromonecellLi—ionorthreecellNiCdbatteries．Thedeviceinanad

3、justableoutputvoltagefrom0．9to2．4Visabletodeliverupto1A．Itusessynchronousrectificationtoincreaseefficiency．AlsoautomaticswitchingPWM／PFMmodeoffersimprovedsystemefficiency．Thedevicehasabuilt-in1．7MHzoscillatorwhichreducescomponentsizebyallowingasmallinductorandcapacitor．Additionalfeat

4、uresincludethermalshutdownprotectionandundervoltagelockoutprotection．Thissystemcontainsmanyfunctionalblocks，suchasthebandgapreference，theLDOregulator,theamplifier,thecurrentsensingcircuit,thePWMcomparator,theoscillatorandtheslopecompensationcircuit．UnderCadencedesignenvironment，thesi

5、mulationofthecircuitandsystemiscompletedbasedonTSMC0．18process．Theseresultsofsimulationindicatethecircuitdesignaccordingwiththerequirement．Keywords：BuckDC／DCeonvertersynchronousrectificationPWM／PFMProtectioncircuit西安电子科技大学．学位论文独创性(或创新性)声明秉承学校严谨的学风和优良的科学道德，本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及

6、取得的研究成果。尽我所知，除了文中特另,J／m以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果；也不包含为获得西安电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切的法律责任。本人签名：重望日期』卫生罗关于论文使用授权的说明本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属西安电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件，允许查阅和借阅论文；学校可以公布

7、论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。同时本人保证，毕业后结合学位论文研究课题再撰写的文章一律署名单位为西安电子科技大学。(保密的论文在解密后遵守此规定)本学位论文属于保密，在一年解密后适用本授权书。本人签名：导师签名：日期里皇：墨：墨日期竺!：兰：：墨第一章绪论1．1DC／DC开关电源的发展方向随着技术的进步，DC／DC开关电源朝着模块专用化、高频率、高可靠性、低噪声和抗电磁干扰等方向发展：(1)模块专用化：对通信电源等大功率系统，采用集成的开关控制器和新型的高速功率开关器件，可以改善二次整流管的损耗、使变压器电容器小型化，达到最

8、佳的效率。对于小型便携式