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随着电子技术的飞速发展,智能手机、笔记本电脑、平板电脑等电子产品逐渐走入普通人群,成为人们日常生活中的必须品。电源作为电子产品的心脏,直接决定着电子产品的续航和寿命。为了能够提高电子产品的性能,解决电源问题是关键。目前,电源发展主要分为线性电源和开关电源两个方向,而线性电源由于转换效率低逐渐被开关电源所替代。开关电源以其功耗小、转换效率高、成本低等优点,被广泛应用于整个电子世界。
DC/DC变换器作为开关电源领域的重要组成部分,能够对直流电压进行灵活的变换,可以实现降压、升压、升降压和极性反转等功能。因而,DC/DC变换器倍受人们的青睐,被广泛应用于智能手机、数码相机、平板电脑、MP3/4等电子产品中。
本文采用自适应恒定导通时间调制方式(ACOT)设计了一款同步整流Buck DC/DC变换器芯片。该芯片具有输入电压范围宽(4.2V~16V)、输出电压可调(0.8V~13V)、输出电流最高可达3A等优点;采用了同步整流技术,使重载情况下系统的转换效率最高达到97%,同时由于采用了ACOT调制方式,在轻载情况时变换器的转换效率高于83%;芯片集成过温保护、过流保护、短路保护、ESD保护等。芯片可为通信设备、平板电脑、笔记本电脑、LED驱动等提供良好的电源解决方案。
本文首先介绍开关电源的应用背景,继而简述DC/DC变换器的理论基础,并在此基础上讨论本文所设计芯片的功能特点、系统架构和系统整体性能。
本论文完成了环路控制相关子模块电路的设计,包括:LDO稳压器电路、自举电路、On_Timer定时器电路、功率管栅驱动电路、斜坡补偿电路的分析设计等等。并使用Cadence和H_spice等软件,在0.6μm CD(CMOS和DMOS)工艺基础上对相应电路进行仿真验证,满足相应指标后,对整体电路进行仿真。仿真结果表明,系统具有很好的动态特性和较高的转换效率。最后,按照选定的工艺条件,对芯片进行后端设计。
DC/DC变换器作为开关电源领域的重要组成部分,能够对直流电压进行灵活的变换,可以实现降压、升压、升降压和极性反转等功能。因而,DC/DC变换器倍受人们的青睐,被广泛应用于智能手机、数码相机、平板电脑、MP3/4等电子产品中。
本文采用自适应恒定导通时间调制方式(ACOT)设计了一款同步整流Buck DC/DC变换器芯片。该芯片具有输入电压范围宽(4.2V~16V)、输出电压可调(0.8V~13V)、输出电流最高可达3A等优点;采用了同步整流技术,使重载情况下系统的转换效率最高达到97%,同时由于采用了ACOT调制方式,在轻载情况时变换器的转换效率高于83%;芯片集成过温保护、过流保护、短路保护、ESD保护等。芯片可为通信设备、平板电脑、笔记本电脑、LED驱动等提供良好的电源解决方案。
本文首先介绍开关电源的应用背景,继而简述DC/DC变换器的理论基础,并在此基础上讨论本文所设计芯片的功能特点、系统架构和系统整体性能。
本论文完成了环路控制相关子模块电路的设计,包括:LDO稳压器电路、自举电路、On_Timer定时器电路、功率管栅驱动电路、斜坡补偿电路的分析设计等等。并使用Cadence和H_spice等软件,在0.6μm CD(CMOS和DMOS)工艺基础上对相应电路进行仿真验证,满足相应指标后,对整体电路进行仿真。仿真结果表明,系统具有很好的动态特性和较高的转换效率。最后,按照选定的工艺条件,对芯片进行后端设计。