pwmpfm双模调制的高效率降压型dc-dc开关电源芯片设计

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1、分类号学号M201272131学校代码10487密级硕士学位论文PWM/PFM双模调制的高效率降压型DC-DC开关电源芯片设计学位申请人：吴金学科专业：软件工程指导教师：陈晓飞副教授答辩日期：2015年1月21日AThesisSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringDesignofaHighEfficiencyPWM/PFMDual-modeBuckDC/DCConverterCandidate:WuJinMajor

2、:SoftwareEngineeringSupervisor:AssociateProf.ChenXiaofeiHuazhongUniversityofScience&TechnologyWuhan430074,P.R.ChinaJanuary,2015独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他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，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。

3、学位论文作者签名：日期：年月日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，即：学校有权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。本人授权华中科技大学可以将本学位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、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在年解密后适用本授权书。本论文属于不保密□。（请在以上方框内打―√‖）学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日华中科技大学硕士学位论文摘要借助于通讯与网络平台发展起来的移动互联技术，带动了

4、以平板电脑、智能手机、蓝牙音箱、OTT盒子等为代表的便携式移动电子产品的飞速发展。在电池技术难以在短时间内有较大改进的前提下，要想延长电池的工作时间，通过优化环路控制的方式提升电源的效率是不二选择。本文主要是从提高便携式SOC芯片的供电电源的电源转换效率的角度，对降压型开关变换器进行研究和设计。首先，分析了降压型变换器的功率损耗特点，得到影响转换效率的重要因素是功率管上的损耗。通过对比分析PWM（脉宽调制）和PFM（脉频调制）这两种模式的特点，采用PWM和PFM双模式控制，以利用PWM模式在大负载电流下的高转换效率以及PFM在小的负

5、载电流下的高转换效率的特点，从而提高了芯片的转换效率。为了提高开关变换系统的抗扰动性能，分别对电压单环控制和电流双环控制的特点进行分析比较，并确定采用峰值电流型的PWM控制以及基于电流采样的迟滞PFM控制的系统控制方式。其次，根据本文所采用的系统架构，重点介绍了峰值电流型PWM调制的非理想参数的小信号建模，以及完成了控制环路的频率补偿设计，并对PFM调制系统进行了设计。最后，采用CSMC0.25umBCD工艺，分析和设计了控制系统中的主要功能模块电路。系统仿真结果显示，在PWM模式下具有较好的抗扰动性和响应速度，并且转换器可以实现在

6、PWM/PFM模式之间自动切换。功耗分析，在重负载下转换效率都在85%以上，在轻负载1mA时转换效率达到50%，因而实现了全负载范围的高转换效率；对输入电压和负载电流扰动的调整时间都在20us以内，并且线性调整率和负载调整率都小于1%；输出电压纹波率都小于1%。关键字：开关电源，高转换效率，峰值电流型PWM控制，滞环PFM控制I华中科技大学硕士学位论文AbstractThedeveloppingmobileInternettechnology,whichbasedonthecommunicatingandnetworkplatfor

7、m,hasledtotherapiddevelopmentofPAD,smartphones,Bluetoothspeakers,OTTboxwhichastherepresentativeofportableelectronicproducts.Becauseofthebatterytechnologyisdifficulttoimproveinashorttime,itmaybethebestchosetoextendedbatteryoperatingtimeandenhanceenduranceofthechips,whic

8、hbythemeansofoptimisingtheloopcontroltoenhancethepowerefficiency.Thispapermainlyfromthepointofviewofincreasingthepowe