低功耗电流模式开关电源的设计

论文摘要

本文设计了一种低功耗电流模式开关电源控制芯片,是专为满足现代电子产品对待机状态下的低功耗的要求而设计。正常的工作频率为100KHz,在设计电路时,芯片的低功耗、模块的稳定性是电路的重点也是难点。电路采用PWM电流模式控制方案,大大提高了芯片的电源电压和负载变化的瞬态响应性能,并且设计了斜坡补偿电路以消除电流模式控制PWM变换器在大于50%占空比时系统出现不稳定的问题。同时,在轻负载下提供跳周期模式,具有很高的待机效率,并具有过温、过流电路等保护功能,配以简单的外围电路就可以构成完整、可靠的开关电源。该电路结合外部MOSFET应用于不同的电源领域,如笔记本电脑充电器、打印机电源、LCD待机电源等。论文中阐述了电流控制模式PWM开关电源的基本原理,对比了电压控制模式和电流控制模式,分析了各自的优缺点,随后根据设计要求进行了电路的总体设计,完成了各个子电路的原理分析、电路设计和仿真验证,重点阐述了基准源、比较器、电压调节器、振荡器和斜坡补偿等电路的分析、设计和验证过程。最后,采用EDA软件Cadence完成了整体电路的前仿真验证。仿真结果表明,电路功能和性能指标均已达到设计要求。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 开关电源的发展概况
• 1.1.1 国内开关电源的发展状况
• 1.1.2 国外开关电源的发展概况
• 1.2 开关电源技术的发展趋势及意义
• 1.3 主要工作和论文体系结构
• 第二章 开关电源基础
• 2.1 开关电源的基本构成
• 2.2 开关电源的分类
• 2.2.1 DC/DC变换
• 2.2.2 AC/DC变换
• 2.3 开关电源的选用
• 2.4 开关电源控制方式
• 2.5 PWM反馈控制模式
• 2.5.1 电压模式控制PWM
• 2.5.2 峰值电流模式控制PWM
• 2.5.3 其他控制方法
• 2.6 电流型控制模式中的斜坡补偿
• 2.6.1 电路的稳定性
• 2.6.2 减小尖峰值/平均值误差
• 2.6.3 抑制次谐波振荡
• 2.6.4 斜坡补偿设计步骤
• 第三章 整体电路的分析与方案
• 3.1 芯片外围电路
• 3.2 工作原理
• 3.2.1 动态自供电
• 3.2.2 跳周期模式
• 3.2.3 电路功耗
• 第四章 主要电路模块设计与仿真
• 4.1 基准电压源电路的设计
• 4.1.1 带隙基准电压源的原理
• 4.1.2 基准源的整体电路图
• 4.1.3 基准源电路的仿真结果
• 4.2 误差放大器
• 4.2.1 误差放大器的初步设计
• 4.2.2 密勒补偿的误差放大器的设计和原理
• 4.2.3 补偿后误差放大器的仿真与验证
• 4.3 电压调节器
• 4.3.1 电压调节器的设计原理
• 4.3.2 电压调节器的整体电路图
• 4.3.3 电压调节器的仿真结果
• 4.4 振荡器
• 4.4.1 电流饥饿型VCO原理
• 4.4.2 振荡器整体电路
• 4.4.3 振荡器仿真结果
• 4.5 过流比较器
• 4.6 跳周期比较器
• 4.7 过温保护
• 4.8 斜坡补偿
• 4.9 高压电流源电路
• 第五章 总结与展望
• 5.1 工作总结
• 5.2 工作展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录:攻读硕士期间发表的论文