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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。$ ^! L; d6 }! i+ Q0 i
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。( p7 c: ?8 y: T, w
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' a+ [5 z, a; Y+ h- o" v. T- D
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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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