高效率降压型DCDC控制器的设计

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摘要：随着集成电路产业的发展，各类电子设备和系统也对开关电源提出了更高的要求，包括要求开关电源的体积更小、功率密度更高、转换效率更高以及可靠性更好。论文针对现代开关电源技术发展的要求，尤其是待机状况下的功耗问题，提出一种高效率降压型DC/DC控制器的设计。
首先，根据开关电源的国内外研究现状和趋势，给出研究内容和设计目标。其次，根据研究内容和设计目标，论文从提高转换效率、减小芯片外围电路、低压电路设计、可靠性、纹波与效率问题以及环路补偿设计等多方面内容提出了系统的综合设计方案。
论文的重点是提高不同负载条件下的效率。.般来说，大部分开关电源在中载和重载下效率都比较高，但是在轻载下效率比较低。因此，本设计引入了Burst模式和PSM模式来提高轻载下的效率。其中，Burst模式效率高但纹波较大，而PSM模式效率相对较低但纹波小，所以可以根据不同的应用要求来使能相应的模式。
再次，按照系统的设计方案，设计了包括误差放大器、电流比较器、基准电压源、锁相环以及保护电路等多个电路模块，并对这些电路模块进行了原理分析和性能仿真。
最后，结合系统结构和电路模块，构建了整个实际的控制器系统，并对控制器的主要性能参数进行了仿真和结果分析。系统仿真结果表明系统工作正常，预期设计目标均已实现。
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关键词:降压型、PWM模式、BURST模式、PSM模式、效率、纹波


' p# @3 n6 d+ q* [1 P' u/ @* D电源有如人体的心脏，是所有用电设备的动力，是现代通信、航空航天、生物技术、计算机等高科技领域内电子设备的动力支撑。没有安全良好的动力，质量和可靠性就无从谈起。电源管理芯片占有模拟集成电路市场的最大份额，它应用新技术，立足高起点，正在迅猛向前发展.
电源一般可以分为线性电源和开关电源两大类。但是线性电源的功率晶体管一直工作于导通状态，所以效率比较低，只有30～40%，在发生世界性能源危机的年代，这引起了人们的广泛关注。而PWM开关电源采用脉冲宽度调制，使功率管工作在开关状态，效率可达65～70%。最早出现的是串联型开关电源，其主电路拓扑与线性电源相仿，但功率晶体管工作于开关状态。后来脉宽调制(PWM)控制技术有了发展，研究出了工作频率为20kHz的PWM开关电源替代，可大幅度节约能源，在电源技术发展史上誉为20kHz革命。自从出现了开关电源，它开始在越来越多的领域替代线性电源。
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电源是所有用电设备的动力