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PWM/PFM/DSM数字DC-DC控制芯片的研究设计

2020-12-07阅读(172)

PWM/PFM/DSM数字DC-DC控制芯片的研究设计

论文摘要

随着便携电子产品越来越多的进入到人们的生活,电源管理成为了一个越来越重要的问题,如何使电子设备可以高效,长时间的运行也越来越受到国内外学者的关注。本文着眼于数字控制方式,设计了PWM/PFM/DSM三模式切换的多模式数字控制电源管理芯片,该方式可以实现在较大的负载电流范围内（0～500mA）,系统能始终保持较高的转换效率和反应速度。PWM/PFM/DSM数字DC-DC控制芯片采用Chartered 0.35μm 3.3V/5V 2P4M CMOS工艺设计,包括基准,ADC,数字调制器,PID数字补偿器,模式切换电路,采样保护电路、驱动电路和功率MOSFET。完成了Matlab系统建模仿真,数字部分进行了FPGA验证,同时使用Ultrasim完成了控制芯片的闭环系统仿真,结果表明开关信号频率最高达到2MHz,输出1.1～1.85V,其由5-bit控制码决定,系统启动时间小于1mS;作者完成了数字调制器,PID数字补偿器和模式切换电路的设计,其中数字调制器中的DPWM经过了流片验证和测试;完成了整个控制芯片的版图设计和验证,正在Chartered流片中。

论文目录

  • 目录
  • 摘要
  • Abstract
  • 第一章 引言
  • 1.1 数字电源研究背景和发展前景
  • 1.2 多模式电源管理模块设计
  • 1.2.1 多模数字电源管理模块设计的挑战与应对措施
  • 1.3 主要研究内容和论文结构
  • 第二章 多模数字控制系统的建模和仿真
  • 2.1 同步Buck整流电路建模和仿真
  • 2.1.1 同步Buck整流电路拓扑结构
  • 2.1.2 同步Buck整流电路小信号建模
  • 2.1.3 同步Buck整流电路重要参数选取
  • 2.1.4 同步Buck整流电路Simulink建模
  • 2.2 数字控制器的算法设计
  • 2.2.1 电压控制架构和算法设计
  • 2.3 小结
  • 第三章 高频高精度数字PWM的设计
  • 3.1 数字PWM简介
  • 3.2.混合型DPWM原理和设计和实现
  • 3.2.1 混合型DPWM的原理设计
  • 3.2.2 混合型DPWM的实现
  • 3.2.3 多模数字DC-DC控制芯片中DPWM的设计和实现
  • 3.3 Sigma-delta DPWM的原理和设计
  • 3.3.1 Sigma-Delta DPWM的原理
  • 3.3.2 Sigma-Delta DPWM的电路实现
  • 3.3.3 Sigma-DeltaDPWM的测试结果
  • 3.4 小结
  • 第四章 数字PFM,DSM和PID补偿器的设计
  • 4.1 PFM和DSM设计
  • 4.1.1 PFM和DSM的原理
  • 4.1.2 PFM和DSM的电路实现和仿真
  • 4.2 PID补偿器的设计
  • 4.2.1 PID补偿器的原理
  • 4.2.2 PID补偿器的电路实现
  • 4.2.2.1 PID的电路实现和仿真
  • 4.3 小结
  • 第五章 PWM/PFM/DSM数字DC-DC控制芯片FPGA验证和仿真结果
  • 5.1 PWM/PFM/DSM数字DC-DC控制芯片FPGA验证和仿真结果
  • 5.1.1 DPWM,DSM和PFM的FPGA验证结果
  • 5.1.2 PWM/PFM/DSM数字DC-DC控制芯片仿真结果
  • 5.2 小结
  • 第六章 总结
  • 6.1 本文工作的总结
  • 6.2 日后工作的展望
  • 致谢
  • 参考文献

    • 相关论文文献

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