轻载高效buck型dc-dc转换器研究与设计

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1、国内图书分类号：TN43国际图书分类号：621．3密级：公开西南交通大学研究生学位论文年级三Q二二级姓名杨挞左申请学位级别王堂亟±专业邀电王堂皇固佳电王堂指导教师迢全速数援二。一四年五月ClassifiedIndex：TN43U．D．C：621．3SouthwestJiaotongUniversityMasterDegreeThesisDESIGNANDRESEARCHOFLIGHT-LOADANDHIGHEFFICIENCYBUCKDC．DCCONⅦI汀ERSGrade：2011Candidate：LincaiYangAcade

2、micDegreeAppliedfor：MasterSpecialty：Microelectronics＆Solid-stateelectronicsSupervisor：Prof．QuanyuanFengMay,2014西南交通大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权西南交通大学可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复印手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于

3、1．保密口，在年解密后适用本授权书；2．不保密∥使用本授权书。(请在以上方框内打ct√”)学位论文作者签名：删指导老师签名：∥舅今髟络日期：加f六f、)2日期：弧厂严．J．，1西南交通大学硕士学位论文主要工作(贡献)声明本人在学位论文中所做的主要工作或贡献如下：1、在选题背景和研究意义的基础上，调研了当今轻载高效Buck型DC．DC转换器的研究现状，并对Buck型DC．DC转换器的环路理论进行分析，对转换效率和输出电压纹波进行了分析与讨论。2、完成了ZCS轻载高效模式的控制模块设计和系统设计，并通过仿真结果验证了相关模块和系统的功

4、能。3、针对的ZCS方案在负载响应方面的不足，设计了一种负载白适应模式，完成了LAM轻载高效模式的控制模块设计和系统设计，通过理论推导与电路设计，实现了对输出电压纹波的控制，并通过仿真结果验证了相关模块和系统的功能。4、针对ZCS方案负载响应方面的不足和LAM模式轻载门限过高的问题，设计了一种新的PCS轻载高效模式，将峰值电流开关和采样保持模式组合，完成了PCS轻载高效模式的控制模块设计和系统设计，并通过仿真结果验证了相关模块和系统的功能。5、将所设计与仿真的三种轻载高效模式进行对比总结分析，从轻载模式的负载门限、负载响应、转换效

5、率和输出电压纹波四个方面对三种方案的优缺点进行了深入讨论。本人郑重声明：所呈交的学位论文，是在导师指导下独立进行研究工作所得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其它个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明。本人完全了解违反上述声明所引起的一切法律责任将由本人承担。学位论文作者签名：才匀名表才日期：如7叽f、72西南交通大学硕士研究生学位论文第1页摘要低功耗，高效能，是当今绿色电源设计的趋势，大到电源系统模块，小到电源芯片皆是如此。本文在降压型DC．DC转换器基础

6、上研究低功耗，高转换效率，高性能的电源控制环路方案。为了对比分析，本文首先讨论了一种应用广泛的轻载高效模式，零电流开关和突发模式(Burstmode)组合而成的ZCS(ZeroCurrentSwitch)模式。电感电流连续过零时进入轻载模式，探测到输出电压下降时离开轻载模式。采用0．5．pmBCD工艺，在输入电压12V，输出电压3．3V的典型应用下，负载降到400mA时进入ZCS模式，转换效率大大高于同样负载下的PWM模式，特别是在负载10mA时，PWM模式的转换效率只有45．6％，而ZCS模式的转换效率有81．8％．但ZCS模式

7、在轻载到重载切换时响应较慢，输出电压下坠较大。接着本文讨论了LAM(LoadAdaptiveMode)轻载高效模式，不同于ZCS模式，LAM模式下由误差放大器构成的电压环路始终工作，在模式切换时具有更快的负载响应。在LAM模式下，会根据负载大小来调节轻载门限电压，同时调节电感电流峰值，通过理论推导与电路设计，实现了对输出电压纹波的控制。但LAM模式的缺陷在于其轻载模式的负载门限较高，在中间负载区间(400mA

8、新的轻载高效PCS(PeakCurrentSwitch)模式，其将峰值电流开关和采样保持模式组合，克服了ZCS模式大负载响应慢和LAM模式的轻载门限高的问题。在典型应用下，PCS模式的轻载门限为200mA，全负载段(10mA到3A)的转换效率在82