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近年来,电源产业蓬勃发展,封装、电压和电源架构等技术推陈出新,DC-DC转换器技术也迎来新的发展契机,如开关频率高频化、软开关技术、低压输出技术等,这些技术使得DC-DC转换器向着高转换效率、小尺寸、高功率密度、低压大电流、动态反应迅速、输出电压种类多元化和高可靠性等方向持续发展。
本文目的为设计一个集成功率MOSFET和补偿电路的PWM/PFM(脉宽调制/脉频调制)自适应的DC-DC转换器管理集成电路。该电路的工作频率为100KHz,输入电压范围1.8V~3.3V,输出电压固定3.3V,额定输出电流50mA,具有过流保护功能。此电路配以电感、电容、二极管等外部元件就能构成完整的升压DC-DC转换器。
作者先介绍了开关电源的基本原理、环路控制模式(PWM和PFM)和功率损耗,给出本设计的理论依据。
之后在模型部分,文中给出升压DC-DC转换器的小信号控制模型,并介绍了USIM模型、前沿调制(LEM)和后沿调制(TEM)的概念,应用现有模型理论对所做电路进行系统级建模,得出电路的重要参数,为电路设计做充分准备;同时,作者总结出一种开关电源的建模方法。
在电路设计中,作者根据功能对电路进行整体结构的设计,针对各个功能详细介绍其电路动作过程,完成子电路和整体电路的设计。最后联合外电路进行整体仿真,得到很好的动态特性和较高的转换效率,满足设计的要求。