pwm降压型dcdc开关变换器的设计

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1、哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要随着电子技术与信息技术的飞速发展，便携式电子产品的种类越来越多，性能不断提高，对电源管理芯片的性能提出了更高的要求。目前的计算机设备和各种高效便携式电子产品的发展趋于小型化，这就要求与之配套的电源供电系统体积更小、重量更轻、效率更高。开关电源的核心部分就是电源管理芯片，因此，对于高性能电源管理芯片的研究具有重大的现实指导意义。本文设计了一款5V-3.3V的降压型DC-DC开关电源芯片。该芯片采用电压控制脉冲宽度调制(PWM)方法，并在芯片内部集成了功率开关管与整流管，极大地提高了芯片的效率，同时简化了外围电路。该芯片工

2、作在1.5MHz的高频率下，使外部器件的尺寸大大减小。本文介绍了开关电源的基本理论，对降压型电源的拓扑结构进行了理论分析，并且探讨了不同调制方式与控制方式的优缺点。根据PWM开关电源的原理和特点，合理地设计了各子电路，主要包括：带隙基准模块、误差放大器模块、PWM比较器模块及斜坡发生器模块，以及过温、过流、欠压等保护电路模块。此外，本文详细阐述了功率开关管以及整流管的设计过程，并给出了外围器件参数的选取方法。采用华润上华(CSMC)0.5µmCMOS工艺模型以及Spectre和Hspice等EDA仿真软件对电路进行了模拟仿真，仿真结果表明输入电压在4.

3、5V-5.7V变化时，输出电压可以很好的稳定在3.3V，最大纹波电压为25mV，最大负载电流为550mA，在4mA-550mA的负载范围内效率达到88%以上，在额定负载400mA下，转换效率达到93%。仿真结果显示，各项指标都满足设计要求，完成了预期的目标。关键词：DC-DC开关电源；降压型；脉冲宽度调制(PWM)；电压控制-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractWiththerapiddevelopmentoftheelectronictechnologyandcommunicationtechnology,thereisavariety

4、ofportableelectronicdevices,whoseperformanceistobeimprovedcontinuously.Sothepowersupplywithhigherperformanceisdemanded.Atpresent,allkindsofcomputerdeviceandhighefficiencyportableelectronicdevicetendtobeminiaturization,sothepowersupplysystemsusedinthedevicesaredemandedtobesmaller

5、,lighterandhigher-efficiency.ThehardcoreofaswitchingpowersupplyispowermanagementIC,andthereforetheresearchofhighperformancepowermanagementICisvaluabletopracticalwork.Inthethesis,a5Vto3.3Vstep-downDC-DCswitchingpowersupplyisdesigned.Voltage-modecontrolpulsewidthmodulation(PWM)isu

6、sedtothisICsystem,andsynchronousrectifiertechnologyisalsoused.AsthepowerMOSFETandsynchronousrectifierareintegratedwithinthechip,theefficiencyisimprovedextremely,andsimultaneouslysimplifyperipheralcircuit.Astheefficiencyofthischipishighto1.5MHz,thedimensionofexternaldevicesaremuc

7、hsmaller.Inthisthesis,thebasictheoryofswitchingpowersupplyisresearched,andthetopologystructureofBUCKcircuitisanalysedtheoretically.Theadvantageanddisadvantageofdifferentmodulationmodesandcontrolmodesarediscussed.Eachsub-circuitisdesignedreasonablyaccordingtotheprincipleandcharac

8、terofPWMswitchingconverter,suchas:bandgaprefere