论文摘要
目前,在功率集成电路（PIC:Power Inregrated Circuit）中广泛采用了脉冲跨周期调制模式（PSM,Pulse Skip Modulation）,可以克服脉冲调宽调制模式（PWM:Pulse Width Modulation）轻负载情况下变换效率较低、脉冲调频调制模式（PFM:Pulse Frequency Modulation）频谱分布随机的缺点。大量研究和仿真表明,该调制模式具有轻载时效率高、响应速度快、鲁棒性强、电路易于实现等特点。但PSM也有其不足之处:输出纹波较大,且易引入音频噪声。本论文对Boost开关变换器建立了普适性的能量平衡模型（EBM:EnergyBalance Model）。基于此能量平衡模型分析了经典PWM变换器的分叉参数规律和PSM变换器的稳定性,并对优化PSM控制策略运行规律进行了分析。完成具有优化PSM控制策略的升压变换器控制芯片设计、版图、流片和测试。本文主要工作包括以下几个方面内容:1)对工作于DCM模式的PSM变换器变换效率及输出电压纹波进行研究,并与相同条件下的PWM和PFM变换器模式性能进行比较。2)基于Boost变换器的能量平衡模型,分析PWM变换器的分叉和混沌现象,提出了能量量纲下PWM变换器的稳定性判据,并将各个分叉参数在能量模型下达到统一的表达。3)基于Boost变换器的能量平衡模型,分析PSM模式和优化PSM模式的特点,并分析验证了PSM变换器的稳定性和优化PSM变换器的低输出电压纹波。4)根据纹波大小和输出负载范围选择了优化PSM控制模式的中间占空比。设计了实现优化PSM控制芯片部分关键子电路模块,包括电流检测和电流极限比较器。5)参与设计了采用优化PSM控制策略的控制芯片（PSM501）,采用0.5μm2P3M Mixed-Signal CMOS工艺,在CSMC（无锡华润上华）流片。对芯片进行了封装和测试,输出电压3V,输出电压纹波小于30mV,变换效率在整个负载范围内达到80%以上,最高达84%。
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标签：跨周期调制模式论文; 优化的跨周期调制模式论文; 智能功率集成电路论文; 能量平衡模型论文; 电压纹波论文; 效率论文;