高效雙模降壓型開關(guān)電容DC-DC轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)

《高效雙模降壓型開關(guān)電容DC-DC轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫(kù)。

1、碩士學(xué)位論文＿修Ｉ高效雙模降壓型開關(guān)電容ＤＣ－ＤＣ轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)作者姓名浩學(xué)校導(dǎo)師姓名、職稱劉簾曦教授企業(yè)導(dǎo)師姓名、職稱劉洪濤高工申請(qǐng)學(xué)位類別工程碩士Ｉ學(xué)校代碼10701學(xué)號(hào)1511122703分類號(hào)TN4密級(jí)公開西安電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文高效雙模降壓型開關(guān)電容DC-DC轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)作者姓名：陳浩領(lǐng)域：集成電路工程學(xué)位類別：工程碩士學(xué)校導(dǎo)師姓名、職稱：劉簾曦教授企業(yè)導(dǎo)師姓名、職稱：劉洪濤高工學(xué)院：微電子學(xué)院提交日期：2018年4月DesignofaHighEfficiencyandDualModeStepDownSwitched-capaci

2、torDC-DCConverterAthesissubmittedtoXIDIANUNIVERSITYinpartialfulfillmentoftherequirementsforthedegreeofMasterinIntegratedCircuitEngineeringByChenHaoSupervisor:LiuLianxiTitle:ProfessorSupervisor:LiuHongtaoTitle:SeniorEngineerApril2018摘要摘要無(wú)線體域網(wǎng)（WirelessBodyAreaNetworks,WBAN）被廣泛應(yīng)用于無(wú)線醫(yī)療、身體檢測(cè)、

3、移動(dòng)控制和體感游戲等多方面，為生活生產(chǎn)帶來(lái)諸多的便利。無(wú)線體域網(wǎng)的發(fā)展對(duì)可便攜、可穿戴和可植入設(shè)備提出更高的要求，因此信息檢測(cè)的持續(xù)性、通信的時(shí)效性以及使用的安全性成為研究的重點(diǎn)?；跓o(wú)線體域網(wǎng)的需求，可便攜設(shè)備對(duì)電源管理模塊也提出更高的要求，低功耗、高效率和小體積是目前電源管理模塊的研究重點(diǎn)，這也是本文研究設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容。本文以實(shí)現(xiàn)電源管理模塊的全集成為切入點(diǎn)，考慮到傳統(tǒng)電感型DC-DC轉(zhuǎn)換器不易集成和電磁串?dāng)_（ElectromagneticInterfence，EMI）的問(wèn)題，本文將設(shè)計(jì)一款開關(guān)電容DC-DC轉(zhuǎn)換器作為可便攜式的電源管理模塊。通過(guò)開關(guān)電容DC-DC轉(zhuǎn)

4、換器及其設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)作深入研究后，本文對(duì)目前設(shè)計(jì)研究中存在的不足提出優(yōu)化，針對(duì)轉(zhuǎn)換器電源紋波、瞬態(tài)響應(yīng)和功率轉(zhuǎn)換效率等方面性能提出改進(jìn)，提出一款應(yīng)用于毫瓦量級(jí)功耗的可便攜設(shè)備的高性能開關(guān)電容DC-DC轉(zhuǎn)換器。本設(shè)計(jì)提出一種高效雙模降壓型開關(guān)電容DC-DC轉(zhuǎn)換器，負(fù)載管理用脈沖頻率調(diào)制（PhaseFrequencyModulation，PFM）和Burst模式協(xié)調(diào)合作的雙模式控制，重載下使用PFM控制管理輸出電壓，轉(zhuǎn)換器輸出電壓紋波小，精度高；輕載下使用Burst模式反饋控制，轉(zhuǎn)換器功率轉(zhuǎn)換效率和瞬態(tài)響應(yīng)都得到提高；另外，本文將給出PFM下環(huán)路穩(wěn)定性問(wèn)題的詳細(xì)分析。為了進(jìn)

5、一步提高功率轉(zhuǎn)換效率，本設(shè)計(jì)還提出自適應(yīng)開關(guān)管寬度調(diào)制技術(shù)，柵驅(qū)動(dòng)損耗在低頻下得到優(yōu)化，整個(gè)負(fù)載范圍內(nèi)功率轉(zhuǎn)換效率得到提升。本設(shè)計(jì)在標(biāo)準(zhǔn)180nmCMOS工藝下驗(yàn)證，測(cè)試結(jié)果表明：功率級(jí)電路采用四變壓比（2/3，3/5，1/2，2/5）開關(guān)電容陣列，輸入電壓2.0V-3.6V，輸出電壓穩(wěn)定在1.2V。轉(zhuǎn)換器在雙模式切換時(shí)正常工作，在功率飛電容500pF的條件下輸出電流范圍是0-2mA；輸出電容值為5nF，PFM控制的重載條件下的平均電壓紋波是30mV；輕載下，通過(guò)對(duì)比PFM和Burst模式，Burst模式在60μA的條件下實(shí)現(xiàn)了11%的最大功率轉(zhuǎn)換效率提升；自適應(yīng)開關(guān)管

6、寬度調(diào)制實(shí)現(xiàn)了6%的平均功率轉(zhuǎn)換效率提升。開關(guān)電容DC-DC轉(zhuǎn)換器在輸入電壓2.7V，負(fù)載電流2mA的條件下，獲得最大的功率轉(zhuǎn)換效率84.2%。為了降低開關(guān)電容DC-DC轉(zhuǎn)換器的輸出電壓紋波，本設(shè)計(jì)還提出一款模擬輔助三級(jí)數(shù)字LDO。三級(jí)逐步調(diào)制的策略提高了輸出電壓精度，模擬輔助方案消除了數(shù)字LDO電壓紋波，可變步長(zhǎng)計(jì)數(shù)器提高數(shù)字LDO瞬態(tài)響應(yīng)。仿真結(jié)果表明：數(shù)字LDO的輸出電流范圍是0-10mA，輸入電壓不低于1.2V，輸出電壓穩(wěn)定在1V。當(dāng)負(fù)載跳變5mA以下時(shí)，輸出電壓過(guò)沖或下沖不超過(guò)100mV。仿真結(jié)果同樣顯示出整個(gè)I西安電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文系統(tǒng)正常工作。關(guān)鍵詞

7、:開關(guān)電容，直流-直流轉(zhuǎn)換器，PFM，Burst模式，自適應(yīng)開關(guān)管寬度調(diào)制，模擬輔助數(shù)字LDOIIABSTRACTABSTRACTWirelessbodyareanetworks(WBAN)iswidelyusedinwirelessmedicaltreatment,physicaldetection,mobilecontrolandsomatosensorygames,whichbringsalotofconveniencesfortheliveandtheproduction.ThedevelopmentoftheWBANdemand