智能功率集成电路双环PSM控制电路设计

作     者：曾家玲 

作者单位：电子科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：罗萍

授予年度：2006年

学科分类：080903[工学-微电子学与固体电子学] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 080902[工学-电路与系统] 08[工学] 

主      题：跨周调制模式PSM 双环控制 电流极限状态机 SENSEFET 

摘      要：迄今,智能功率集成电路(SPIC)习用控制模式为恒频变宽(CFVW)的脉宽调制模式(PWM)和恒宽变频(CWVF)的脉频调制模式(PFM)。PWM调制模式的SPIC在轻载下效率较低,控制脉冲谐波峰值较大;PFM控制电路较为复杂,后续滤波器设计困难。脉冲跨周调制模式(PSM, Pulse Skip Modulation)是一种全新的调制模式,异于PWM和PFM,是一种恒宽恒频(CWCF)的调制模式。研究表明PSM能有效改善SPIC开关变换系统的效率和EMI特性,且具响应速度快,抗干扰能力强,电路易于实现等特点。 本文在PSM调制理论的基础上,设计基于优化PSM调制模式的双环控制电路,主要包括以下几个方面内容: 1)对PSM调制模式分别在连续和断续工作模式下的输入输出电压关系以及输出电压纹波进行研究,以期指导PSM调制模式在变换器中的应用。 2)针对PSM调制模式的缺点提出一种优化的PSM调制模式,并基于能量平衡原理就其稳定性和占空比选取情况进行理论研究。 3)设计基于优化PSM调制模式的双环控制电路。采用电压、电流双环路控制,根据负载情况选择合适占空比来实现稳压。 4)分析一种带Sensor端LDMOS的检测端电压与功率管电压的关系,以期更好的设计高低压集成的智能功率IC。 5)设计基于FPGA方案的开关电源系统,包括PSM调制、基于状态机的PSM调制、优化PSM调制的算法。并给予实验测试结果及分析。分析研究表明,本论文设计的基于优化PSM调制模式的双环控制电路提高了SPIC变换系统的效率、改善其抗干扰能力、减小输出电压纹波、避免系统进入音频范围。