一种超低压迟滞模式BUCK变换器的的研究与设计

作     者：许天辉 

作者单位：电子科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：张波

授予年度：2014年

学科分类：080801[工学-电机与电器] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 

主      题：超低压 电源切换 快速响应 迟滞模式 Buck变换器 

摘      要：近年来,现代电子科技的进步以及人们对消费类电子产品的热切需求,不断高推动着智能手机、平板电脑、笔记本电脑等便携式电子产品快速发展。电源作为电子产品正常工作的最基本支撑,能够最直接地影响电子产品的续航时间和使用寿命。但是由于电子产品内部集成模块数量的增加,处理器(CPU)、显卡芯片(GPU)等不断向多核化、高频化发展,显示终端设备不断变大和提高显示精度,等等诸多因素使得电子产品的整体功耗急剧增加,在目前单电池有限的储存能量下,提供更高效的电源芯片是最可行的优化方案。此外,随着半导体工艺沿着摩尔定律的快速发展,先进的集成电路已经开始采用20nm工艺,这使得其工作电压会非常低,可达1V以下,可见,低压化的电源设计也必将具有非常大的研究价值。DC-DC变换器作为一种重要的电源管理解决方案,能够根据输入的直流电压进行灵活的调整,实现直流降压变换、直流升压变换、直流升降压变换以及反极性直流输出变换等功能。因而,DC-DC变换器被广泛用在数码相机、智能手机、平板电脑等诸多电子产品中。本文采用迟滞控制模式的BUCK电路架构,基于0.18um BCD工艺设计一种可超低压工作、快速响应的BUCK变换器。该变换器最低工作电压为1V,能在1.2V镍氢电池或镍铬电池下工作,输出电压为0.4V到0.9V,能为工作电压在1V以下的集成电路供电,适用于目前采用先进深亚微米工艺集成电路的超低压应用;同时,电路采用电源切换方式,将其最高工作电压拓展到12V,增加其应用范围;此外,转换器进行了多种自适应设计,能够增强瞬态响应,提升效率等等。本文将首先简述开关电源相关背景,介绍BUCK变换器一些重要的理论基础,然后根据相关理论提出自己的电路设计,继而对各个关键子模块进行具体的分析设计,并基于电路仿真软件H-SPICE对各个子模块和整个系统进行仿真验证,最后对论文进行概括总结。