一种DCDC升压转换器的设计

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摘要：开关稳压电源具有集成度高、外围电路简单、电源转换效率高等优点，在各种电子产品中得到广泛的应用。DC-DC转换器是开关稳压电源的重要分支。本论文基于使用电池供电的便携式电子产品的应用背景，研究设计了一种PSM方式电压控制模式的DC-DC升压转换器。该转换器具有实现电路简单、输出电压精度高、转换效率高等优点。本文在讨论DC-DC升压转换器的工作原理的基础上，对其进行了系统构架设计，将它划分为开关主回路模块、振荡器模块和稳压控制模块。开关主回路属于外围电路，本文重点研究片内的振荡电路和稳压控制电路。振荡器采用由迟滞比较器和恒流源充放电电路组成的张弛振荡器（设计频率为1MHZ，占空比为94%）。其中迟滞比较器具有较好的抗干扰能力，且转换速度快;恒流源充放电电路可获得较高的电源电压抑制比和温度稳定性。稳压控制电路的作用是将输出端电压稳定在24V。本文采用电压型脉冲跨周期调制（PSM）方式，该调制方式在负载较轻情况下效率很高。其具体实现电路由迟滞比较器、D触发器和与门组成，具有结构简单，实现方便的特点。
利用Hspice软件对振荡器和升压转换器整体电路的性能进行了仿真验证。在典型工艺情况下，在规定工作温度(-40℃~85°℃)范围和电源电压(2.6V~5.5V)范围内，振荡器的频率精度为x3%。蒙特卡罗分析结果显示，振荡器的频率精度为±14%。整体电路的仿真结果表明输出电压可以较好的稳定在24V，在滤波电容为10uF的情况下，输出电压纹波范围在±1%以内。
关键词:便携式电子产品﹔开关电源;DC-DC升压转换器;张弛振荡器﹔脉冲跨周期调制


目前，各种便携式电子产品，如随身听、CD/MP3、照相机、摄像机、录像机、个人数字助理、手机等，已普遍采用电池供电（1.5V/3V/3.6V)。电池供电逐渐成为主要的趋势。而几乎在所有的便携式电子产品中，系统中各类器件对电源电压有着不同的要求。处理器核常用的电源是1.1V，存储器要用2.5V和3.3V的电源，Compact Flash或USB等扩展接口所用的电源为5V，而LCD偏压或白光LED显示背光电路要求20V～30V的电源。要维持系统各器件正常工作，必须依靠DC-DC转换电路来实现。针对便携式产品的特点，如何设计可靠性好、体积小、重量轻、转化效率高（能延长电池的寿命）的电源转换电路成为便携式产品设计的重要任务。
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开关稳压电源具有集成度高、外围电路简单、电源转换效率高等优点

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