基于PWM的DC-DC转换器的带隙基准电压源设计.pdf

西南交通大学
硕士学位论文
基于PWM的DC-DC转换器的带隙基准电压源设计
姓名:张彬
申请学位级别:硕士
专业:微电子学与固体电子学
指导教师:冯全源
20091201
摘要西南交通大学硕士研究生学位论文第如今便携式电子产品已经日益普及,作为保证电池续航能力重要模块的开关电源管理芯片,其性能也需要不断完善。开关电源模块体积在减小的同时,还要维持其带载能力的不变,随着开关电源的工作频率不断提高,对开关电源芯片中的重要模块带隙基准源设计也提出了更高的要求,如高电源抑制比、低温度系数等,并且由于单位面积晶体管数量的激增,功率型开关电源的热集聚问题凸显,过热保护已成为不容忽视的问题。本文在分析了开关电源的带隙基准的应用需求,,从器件选型和电路结构优化等方面考虑,设计出了一种围绕带隙核且带过温保护的电压基准源。在对结构进行深入分析的基础上,引入了带零、极点补偿的反馈结构,优化了带隙基准的频率响应,提高了整体的电源抑制比性能。采用新型的分段线性补偿方法,在高低温时能对基准输出电压的温度曲线进行直接调整,避免了传统分段补偿电路放大器的引用,有效提高了温度稳定性。过温保护功能模块在过热关断点和安全开启点处灵敏度高,输出控制信号建立迅速。仿真结果表明:带隙基准电压在.℃~娴墓ぷ魑露确段谖露认凳锏.,,过温关断温度妫露冉档停踩ǹF翥兄滴露,关断、开启迅速,设计的迟滞裕量符合系统要求,很好地防止了热振荡现象。,波形输出和计算,在仿真中考虑了工艺模型的影响,使仿真结果更加接近实际。仿真结构表明电路的各项性能指标和容差性能也十分好。关键词:ひ眨捎梅抡婀ぞ逪带隙基准:分段补偿;电压抑制比;过温保护
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学雠文储繇;哕槐C躗噤使用本授权书。指导老师签名:日期:妒所琷一日期:泗西南交通大学学位论文版权使用授权书辍本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。本人授权西南交通大学可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复印手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于年解密后适用本授权书;朐谝陨戏娇蚰诖颉啊獭C芸冢
、心·西南交通大学学位论文创新性声明本人郑重声明:所呈交的学位论文,是在导师指导下独立进行研究工作所得的成果。除文中已经注明引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体,均已在文中作了明确的说明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。本学位论文的主要创新点如下:本文所采用的设计理论和电路,,所做的创新工作有:⒃诖矪痘己心电路基础上引入了带零、极点补偿的反馈结构,有效改善了整体的特性,并提高了带隙结构自身时域响应的稳定性。⒉捎昧艘恢中滦偷姆侄挝露补偿结构,在高低温工作区分别对基准输出温度曲线进行了补偿调整,实现了在典型电压下整个温度范围内极小的温度系数。⒍杂谙低彻卤;さ囊G螅设计了一种能有效防止热震荡的过温保护电路。
第一章绪论弟一早瑁研究的应用背景西南交通大学硕士研究生学位论文第带隙基准参考源通常是模拟和混合信号处理系统中重要的的组成模块,它用来提供高稳定的参考电平和参考电压,对系统的性能起着至关重要的作用。随着半导体技术的发展,人们越来越多的将带隙基准源集成到整个系统中,而不是作为分立电路为单一芯片工作。随着集成功能电路规模不断增大,尤其是系统集成技术姆⒄埂緇】,使基准电压源成为大规模、超大规模集成电路和几乎所有数字模拟系统中不可缺少的基本电路模块。基准电压源是模数转换器⑹W;黄、线性稳压器和开关稳压器甃、.转换器等⑽露却ǜ衅鳌⒊涞绲绯乇;ば酒屯通信电路等电路中不可缺少的部分嫉缌髟粗饕W魑8咝阅茉怂惴糯笃等器件或电路的偏置,也可用于驱动器和饴肫鳌T谑W;黄中,莩氏衷谄涫淙攵松系氖中藕牛覦嫉缪怪醒≡窈筒拟输出;在模数转换器中,电压基准又与模拟输入信号一起用于产生数字化的输出信号。在精密测量仪器仪表和广泛应用的数字通信系统中经常把基准电因此,基准电压源在模拟集成电路中占有很重要的地位,它直接影响电子系统的性能和精度。高精度,高稳定性,高集成度和低功耗已经成为现代集成近年来,随着半导体工艺制造技术的不断进步,模拟集成电路设计技术得到空前发展,各种通信类电子产品和消费类电子产品在人们的日常生活中越来越普及