论文摘要
高精度升压开关电源使用在便携式产品里提供稳定的输出电压，本设计用于手机电源管理芯片中为USB OTG供电。此款手机的USB OTG功能需要一个满足USB 2.0标准的供电电压，该电压由一个升压开关电源来提供。本文设计实现了一款高精度的升压开关电源芯片，其输出电压和驱动能力满足USB 2.0的供电要求。在此开关电源电路设计中，结合PWM控制模式以及峰值电流控制环调节等理论给出设计依据，并根据功能需求进行了电路的总体结构设计和子电路设计。重点分析了典型电路模块：电流偏置电路、电压基准源电路、斜坡补偿电路、振荡器和跨导运算放大器（OTA）等。该芯片采用标准的0.6μm CMOS工艺，输入电压范围为2.9V～4.2V，输出电压为5V，驱动范围为10mA～500mA。芯片运用新型电压转电流电路实现了斜坡补偿；设计了温度性能良好的电流和电压基准源电路，工作温度范围为-25℃至85℃；及可调频率振荡器。在完成电路原理分析与电路结构设计的基础之上，应用EDA软件CadenceSpectre对各个子电路模块和整体电路进行了功能仿真，仿真结果均达到或优于预定指标，验证了设计理论。完成电路仿真后进行了版图设计，版图验证及后仿真，理论分析和仿真结果数据表明在典型情况下该电路的线性调整特性和负载调整特性较好，且瞬态响应速度快。与传统的升压开关电源相比，该电路使用峰值电流控制模式和斜坡补偿技术，在精度和稳定性上有很大的提高，驱动负载范围大，完全满足USB2.0标准。
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摘要ABSTRACT致谢第一章 绪论1.1 电源管理技术的研究现状1.2 直流电压转换器简述1.3 USB OTG简介1.4 本文工作第二章 设计目标及总体结构设计2.1 设计目标2.2 设计思想2.2.1 开关电源技术2.2.2 电流模式PWM控制技术2.2.3 开关电源的系统稳定性和补偿2.3 单片开关电源总体结构2.3.1 单片开关电源总体结构2.3.2 系统的应用电路第三章 子模块电路设计与验证3.1 基准源电路设计及验证3.1.1 基准电流源3.1.2 基准电压源3.2 控制电路设计及验证3.2.1 跨导运放3.2.2 振荡器3.2.3 斜坡补偿3.2.4 PWM比较器3.2.5 逻辑控制及使能信号处理电路3.3 功率MOSFET的优化设计3.3.1 导通损耗PC3.3.2 动态功耗PD第四章 整体电路仿真验证4.1 仿真方法及流程4.1.1 仿真方法4.1.2 仿真流程4.2 仿真结果及分析4.2.1 输出电压启动过冲，启动时间，及输出纹波特性4.2.2 使能控制输出电压仿真4.2.3 线性调整能力仿真4.2.4 负载调整能力仿真4.2.5 电路功耗第五章 工艺及版图设计简介5.1 版图设计工艺5.1.1 TSMC（台积电）工艺简介5.1.2 TSMC（台积电）工艺简单流程5.2 典型模块的版图设计实现5.2.1 版图绘制中的注意事项5.2.2 典型模块版图设计5.3 版图验证与寄生参数提取5.3.1 版图验证工具5.3.2 版图验证与寄生参数提取5.4 版图后仿真5.4.1 输出电压纹波后仿真5.4.2 输出电压线性调整特性后仿真5.4.3 输出电压负载调整特性后仿真第六章 结论参考文献攻读硕士学位期间发表的论文
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标签：开关电源论文; 峰值电流控制模式论文; 斜坡补偿论文; 环路稳定性论文; 供电论文;
