降压式电荷泵型开关电源芯片的分析与设计

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1、厦门大学硕士学位论文降压式电荷泵型开关电源芯片的分析与设计姓名：陶健申请学位级别：硕士专业：物理电子学指导教师：王亚军201106摘要随着电子信息产业的高速发展，对电源系统提出了更高的要求，传统的电源已经不能满足日益严格的要求。开关电源作为绿色电源，具有效率高，体积小，精度高等优点，已被广泛应用于各种电子设备。电容型开关电源比起电感型开关电源，具有安装尺寸小，噪声小，成本低等优点。因此在低功率便携设备中，采用电容型开关电源更合适些。本文设计了一款高频、大功率的降压型DC／DC电源芯片。首先阐述了开关电源的基本原理和各种分类，重点说明了

2、降压型电荷泵的工作原理；随后根据设计的要求和指标进行了电路的总体设计，完成了各个子电路的原理分析，电路设计。其中重点阐述了带隙基准源电路，电压误差放大电路、振荡电路、逻辑控制电路、保护电路的设计和验证过程，并利用EDA软件Hspice对电路的所有部分进行了仿真验证。最后，对整体电路进行了瞬态仿真验证。最终仿真结果表明，电路能够稳定工作，达到了预期目标。关键词：电荷泵；LDO；效率：纹波ABSTIiACTABSTRACTAlongwiththerapiddevelopmentelectronicinformationindustryan

3、dtheincreasingdemandsofenergysaving,thetraditionalpowersupply∞nnotmeettheincreasinglystringentrequirements．Switchingmodepowersupplyasgreenpower,withitshiighefficiency,compactvolumeandgoodlineregulation，hasbeenwidelyappliedinmostofelectronicfields．ChargePumpthantheinduct

4、ance-typeswitchingpowersupply,withtheinstallationofsmallsize，lownoiseandlowcost．Thereforc，usingChargePumpinlow-powerportabledevicesismoreappropriate．1llthispaperanefficient,high-frequencychargepumpDC／DCstep·downswitchingpowersupplychipispresented．First，typesandthebasicp

5、rinciplesofswitchingpowersupplyareintroduced．Thestep-downchargepumpisdiscussedindetail．Next,theglobalsystemarchitectureisproposeduponthedesignrequirementsandsub．blockcircuitsarealsointrodutedthatfocusesonseveralessentialsub—blockssuchasbandgap，erroramplifier，Oscillator，

6、logiccontrol，overvoltageprotectioncircuitandovertemperatureprotectioncircuit．Allthesub-blockissimulatedbyapplyingtheEDAtoolHspice．Atlast，basedonthewholecircuitprincipleanalysisandsub-blockdesign，theauthorsimulatedthewholecircuitbyHSPICE．AccordingtotheresultsofHspicesimu

7、lation，thesystemisstableandotherperformancespecificationsrequiredisattained．KeyWords：chargepump；I．DO：efficient：ripplem第一章绪论1．1开关电源发展现状电源实质是电能的变换，将网电或电池等一次电源变换成适用于各种用电对象的二次电源。开关电源在电源技术中占有重要地位，它的优点有：高稳定度、大容量、小体积、输入输出范围宽、输出精度高等。广义上说，凡是利用功率半导体器件作为开关，将一种电源形态转变为另一种电源形态的电路都叫做开

8、关转换器电路，利用高频脉宽调制技术或高频脉冲频率调制技术，在转变时通过对开关转换器的自动闭环控制来稳定输出电压，并具有保护与显示环节的，就称为开关电源，实质上它是一个闭环的自动电压调节系统【1l【2l【3】。集成的开关电