【摘 要】
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随着半导体技术的快速发展,基于电感的降压型（Buck）开关变换器已广泛应用于各类通信、医疗以及消费等领域。基于此,本文设计了一种基于电流模恒定导通时间控制模式的高精度降压型开关变换器。主要包括以下内容:首先,在分析Buck开关变换器的基本原理的基础上,着重讨论了电流模恒定导通时间（Constant On-Time,COT）控制模式的特点、稳定性和响应速度。其次,在分析电流模COT控制架构频率特性的
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随着半导体技术的快速发展,基于电感的降压型（Buck）开关变换器已广泛应用于各类通信、医疗以及消费等领域。基于此,本文设计了一种基于电流模恒定导通时间控制模式的高精度降压型开关变换器。主要包括以下内容:首先,在分析Buck开关变换器的基本原理的基础上,着重讨论了电流模恒定导通时间（Constant On-Time,COT）控制模式的特点、稳定性和响应速度。其次,在分析电流模COT控制架构频率特性的基础上,采用Ⅱ型补偿网络,使Buck开关变换器系统环路无需添加额外的斜坡补偿即可稳定。由于变换器的开关动作会产生较大的噪声从而影响其他电子系统的正常工作,故本文采用自适应恒定导通时间（Adaptive Constant On-Time,ACOT）产生电路将开关频率设为定值,避免工作频率发生改变,且易于设计滤波电路来削弱噪声。最后,本文在设计带隙基准电路、过零检测电路、自适应恒定导通时间产生电路以及过流保护电路等关键电路的基础上,采用TSMC 0.18μm BCD工艺设计了一种基于电流模COT控制模式的高精度Buck变换器。仿真结果表明,该变换器在重载时输出电压纹波为1.6m V,轻载时进入非连续导通模式的输出电压纹波为3.8m V,输出电压精度为0.01%;负载电流从2A跳变到5A时,系统响应时间为30.7μs,输出电压抖动为76m V;输入电压从5V跳变到12V时,输出电压抖动为43.8m V,恢复时间为66.1μs;变换器的转换效率最高可达98.2%。
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