升压型dcdc转换器电路的设计(附件)【字数：7499】
摘 要便携式电子产品在各行各业的普遍应用以及快速的发展，对电源的性能提出了越来越高的要求。这些产品几乎都是使用电池供电的，这就需要借助DC/DC升压转换器把电池的低电压抬升到集成电路需要的、不同值的较高电压。本文设计的升压型DC/DC转换器，采用的是PFM调制模式，可以用低电压进行输入，能够把0.9V这么小的输入电压，抬升到5V左右，而且是稳定的输出电压。本文先介绍DC-DC开关电源分为哪几类，以及每个类别的工作原理，用自上向下的设计方法，确定芯片框架，然后设计和仿真各个子模块。本文设计的芯片可以在电池供电的设备上使用，按照实际的指标，可以输出恒定的电压和电流。这个升压型的DC/DC转换器由基准电压、驱动电路、比较器、振荡器等模块组成。依靠Cadence Spectre软件，在CMOS 0.5um的工艺基础上对电路进行设计与仿真。
目 录
第一章 绪论 1
1.1选题的研究意义 1
1.2国内外研究现状与发展趋势 1
1.2.1国内外研究现状 1
1.2.2发展趋势 1
1.3 本文的工作安排 2
第二章 开关电源的工作原理 3
2.1 开关电源原理 3
2.2 开关电源分类 3
2.2.1升压型DC/DC变换器 3
2.2.2降压型DC/DC变换器 4
2.2.3BuckBoost变换器 5
2.3开关管调制方式 5
2.3.1PWM调制方式 6
2.3.2 PFM调制方式 6
2.3.3 混合调制方式 7
2.4 反馈模式 7
2.4.1电压反馈模式 7
2.4.2电流反馈模式 8
第三章 电路整体结构设计 9
3.1 外围元器件的选择 9
3.1.1电容的取值 9
3.1.2电感的取值 9
3.1.3续流二极管的选择 9
3.2 系统结构设计 9
第四章 升压型DC/DC转换器电路的设计与仿真 11
4.1带息基准电路的设计 11
4.1.1带隙基准工作 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
原理 11
4.1.2带隙基准电路实现 11
4.2振荡器的设计 11
4.2.1 辅助振荡器 12
4.2.2 主振荡器 12
4.2.3电压判别电路的设计 13
4.3 比较器的设计 13
4.4 驱动电路的设计 14
4.5 过流保护电路的设计 15
4.6 过温保护电路的设计 15
第五章 总结与展望 17
结束语 18
致谢 19
参考文献 20
附录 21
附录A升压型DCDC转换器电路图 21
附录B仿真波形图 22
第一章 绪论
1.1 选题的研究意义
自2010年以来，开关电源就一直是电源范围内的关注核心之一，开关电源在方便携带的电子产品范围内主要是指DC/DC转换器。因为电路中有一个MOSFET晶体管工作的时候是处于开关状态的，所以称这个器件是开关电源。开关电源跟线性电源比较而言，开关电源在很多方面有着巨大的优势，比如在效率、重量、体积等方面，开关电源是无可替代的。这些年，生产工艺技术越来越成熟，功率MOSFET和低压PWM控制器在如今已经完全能够集成在同一块芯片上，不仅如此，还能够对电路有着很多方面的保护。电源系统因为采用了DC/DC变换器而具有了很多优势，比如功耗有明显的降低、体积也缩小了很多，系统的稳定性也有大幅度的提高、制造成本也降低了很多，更加方便电子工程师进行设计。外国相关的电子公司都有了属于自己的产品，然而在中国，可以说就是一张白纸。
1.2 国内外研究现状与发展趋势
1.2.1国内外研究现状
在如今这个信息发达的年代，人们为了跟上信息化发展的步伐，越来越依赖电子产品，这些电子产品都少不了电源。开关电源在效率、体积、重量等方面比线性电源都优越，特别是高频的开关电源，向着更轻、更小、更高效、更可靠的方向发展，这就促使高频的开关电源应用的地方越来越多。开关电源由功率和控制两个部分组成。功率级要做的事主要是按照不同的场合和要求，选用不一样的拓扑结构，另外还要考虑半导体元件的设计成本；控制级要完成的则是根据电路电信号选择合适的控制方式，目前的开关电源以PWM控制方式居多。
1.2.2发展趋势
发展趋势大概包括下列四个方面：
1、小型化、高频化。磁性元件和电容等用来储能的元件很大程度上决定了开关电源的大小和轻重，所以，小型化就必须依靠最大限度的减小磁性元件和电容的大小的手段来实现。在相应的条件下，只要能将开关的频率提高就能大幅缩小电容、电感的体积，并且还有抑制干扰的作用，整个系统的动态性能也凭借这个作用得到不小的优化，所以高频化将会是无可替代的发展方向。
2、高可靠性。在元器件使用的数量方面，开关电源最多只占了连续工作电源数量的5%，因此可靠性有更高的保证。在有效使用时间方面，外部元器件的好坏直接影响着电源的使用时间。这样来看，在设计的时候，要最大限度的减少器件的使用数量，使集成度得到提升，这样能让电路不再复杂、可靠性得到保证，没有出现故障的工作时间能显著提高。
3、低噪声。开关电源有一个缺点，就是噪声大。仅仅只考虑高频化，电路的噪声还是会有着显著增大。采用部分谐振转换回路技术，不仅能很好的实现高频化，而且能显著降低噪声对电路的影响，因此有效降低噪声对系统的影响又是一个重要的发展方向。
4、低工作电压。越来越多的电子设备仅使用一节电池供电。所以就要求开关电源可以在输入电压越来越低的情况下工作。
1.3 本文的工作安排
本文分为五章，第一章绪论介绍了选题的研究意义和国内外开关电源的研究现状和发展趋势。第二章介绍了DC/DC转换器的工作原理及分类。第三章提出升压型DC/DC转换器电路的整体结构框图。第四章对升压型DC/DC转换器的每个子模块进行设计和仿真。第五章进行总结和展望。
目 录
第一章 绪论 1
1.1选题的研究意义 1
1.2国内外研究现状与发展趋势 1
1.2.1国内外研究现状 1
1.2.2发展趋势 1
1.3 本文的工作安排 2
第二章 开关电源的工作原理 3
2.1 开关电源原理 3
2.2 开关电源分类 3
2.2.1升压型DC/DC变换器 3
2.2.2降压型DC/DC变换器 4
2.2.3BuckBoost变换器 5
2.3开关管调制方式 5
2.3.1PWM调制方式 6
2.3.2 PFM调制方式 6
2.3.3 混合调制方式 7
2.4 反馈模式 7
2.4.1电压反馈模式 7
2.4.2电流反馈模式 8
第三章 电路整体结构设计 9
3.1 外围元器件的选择 9
3.1.1电容的取值 9
3.1.2电感的取值 9
3.1.3续流二极管的选择 9
3.2 系统结构设计 9
第四章 升压型DC/DC转换器电路的设计与仿真 11
4.1带息基准电路的设计 11
4.1.1带隙基准工作 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
原理 11
4.1.2带隙基准电路实现 11
4.2振荡器的设计 11
4.2.1 辅助振荡器 12
4.2.2 主振荡器 12
4.2.3电压判别电路的设计 13
4.3 比较器的设计 13
4.4 驱动电路的设计 14
4.5 过流保护电路的设计 15
4.6 过温保护电路的设计 15
第五章 总结与展望 17
结束语 18
致谢 19
参考文献 20
附录 21
附录A升压型DCDC转换器电路图 21
附录B仿真波形图 22
第一章 绪论
1.1 选题的研究意义
自2010年以来，开关电源就一直是电源范围内的关注核心之一，开关电源在方便携带的电子产品范围内主要是指DC/DC转换器。因为电路中有一个MOSFET晶体管工作的时候是处于开关状态的，所以称这个器件是开关电源。开关电源跟线性电源比较而言，开关电源在很多方面有着巨大的优势，比如在效率、重量、体积等方面，开关电源是无可替代的。这些年，生产工艺技术越来越成熟，功率MOSFET和低压PWM控制器在如今已经完全能够集成在同一块芯片上，不仅如此，还能够对电路有着很多方面的保护。电源系统因为采用了DC/DC变换器而具有了很多优势，比如功耗有明显的降低、体积也缩小了很多，系统的稳定性也有大幅度的提高、制造成本也降低了很多，更加方便电子工程师进行设计。外国相关的电子公司都有了属于自己的产品，然而在中国，可以说就是一张白纸。
1.2 国内外研究现状与发展趋势
1.2.1国内外研究现状
在如今这个信息发达的年代，人们为了跟上信息化发展的步伐，越来越依赖电子产品，这些电子产品都少不了电源。开关电源在效率、体积、重量等方面比线性电源都优越，特别是高频的开关电源，向着更轻、更小、更高效、更可靠的方向发展，这就促使高频的开关电源应用的地方越来越多。开关电源由功率和控制两个部分组成。功率级要做的事主要是按照不同的场合和要求，选用不一样的拓扑结构，另外还要考虑半导体元件的设计成本；控制级要完成的则是根据电路电信号选择合适的控制方式，目前的开关电源以PWM控制方式居多。
1.2.2发展趋势
发展趋势大概包括下列四个方面：
1、小型化、高频化。磁性元件和电容等用来储能的元件很大程度上决定了开关电源的大小和轻重，所以，小型化就必须依靠最大限度的减小磁性元件和电容的大小的手段来实现。在相应的条件下，只要能将开关的频率提高就能大幅缩小电容、电感的体积，并且还有抑制干扰的作用，整个系统的动态性能也凭借这个作用得到不小的优化，所以高频化将会是无可替代的发展方向。
2、高可靠性。在元器件使用的数量方面，开关电源最多只占了连续工作电源数量的5%，因此可靠性有更高的保证。在有效使用时间方面，外部元器件的好坏直接影响着电源的使用时间。这样来看，在设计的时候，要最大限度的减少器件的使用数量，使集成度得到提升，这样能让电路不再复杂、可靠性得到保证，没有出现故障的工作时间能显著提高。
3、低噪声。开关电源有一个缺点，就是噪声大。仅仅只考虑高频化，电路的噪声还是会有着显著增大。采用部分谐振转换回路技术，不仅能很好的实现高频化，而且能显著降低噪声对电路的影响，因此有效降低噪声对系统的影响又是一个重要的发展方向。
4、低工作电压。越来越多的电子设备仅使用一节电池供电。所以就要求开关电源可以在输入电压越来越低的情况下工作。
1.3 本文的工作安排
本文分为五章，第一章绪论介绍了选题的研究意义和国内外开关电源的研究现状和发展趋势。第二章介绍了DC/DC转换器的工作原理及分类。第三章提出升压型DC/DC转换器电路的整体结构框图。第四章对升压型DC/DC转换器的每个子模块进行设计和仿真。第五章进行总结和展望。
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/dzxx/dzkxyjs/159.html
