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恒频电流模控制的变换器闭环系统的简化符号分析法

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中山大学学报（自然科学版） 2000年第S2期39卷 164-168页

作者：陈艳峰丘水生张光昭中山大学无线电电子学系广东广州51510275 华南理工大学电子与通信工程系广东广州510640

基于波形线性及小纹波假设，提出了确定恒频电流模控制变换器闭环系统占空比的简化法，从而将等效小参量符号分析法推广到该类变换器闭环系统的稳态分析中，得到了用符号表示的变换器闭环系统状态变量及占空比的纹波解析解。

关键词：电流模控制功率变换器闭环系统符号分析

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多模式电流模控制升降压变换器的研究与设计

多模式电流模控制升降压变换器的研究与设计

作者：郝婕西安电子科技大学

学位级别：硕士

开关电源是电源芯片中最重要的一类,它凭借着高效的电压转换性能占领便携式应用的电源市场。由于电池性能的限制,电池电量会随工作时间的推移而降低,需要开关变换器由降压工作变为升压工作才能更高效的利用电池电能,因此降压-升压变换... 详细信息

开关电源是电源芯片中最重要的一类,它凭借着高效的电压转换性能占领便携式应用的电源市场。由于电池性能的限制,电池电量会随工作时间的推移而降低,需要开关变换器由降压工作变为升压工作才能更高效的利用电池电能,因此降压-升压变换器更高效的电压转换性能可以满足便携式应用日益增长的需求,成为大多数电池供电系统中的关键模块,有效延长电池的使用寿命,实现更高的工作效率。因此,本文以降压-升压型变换器为研究对象进行一系列的研究和设计。论文首先详细介绍DC-DC变换器多种分类的拓扑结构,并对它们的基本原理进行具体分析;深入研究降压-升压型变换器及其结构原理;对变换器的控制模式进行讨论,并据此选择本文所使用的控制方式;对变换器的基本系统功耗进行介绍。接着对变换器不同控制方式对比分析,并对电流模控制型变换器的稳定性进行研究,针对此设计出分段式斜坡补偿电路;针对轻载状态的低负载电流情况设计不同工作模式使变换器的工作效率得到提升。最终,设计出一款具有多种工作模式的电流模控制型升降压型变换器。该芯片具有多种工作模式,当负载电流较大时,芯片在升压模式采用峰值电流模控制,降压模式采用谷值电流模控制;当负载电流较小时,芯片会在外部FCB引脚电压的控制下为系统选择不同的工作模式,在降压模式下有三种:强制连续导通模式（FCCM）,PSM和恒率的DCM模式;在升压模式下有三种:FCCM,突发模式和恒率的DCM模式。芯片包含锁相环模块,可实现外同步;包含补偿网络,使变换器能保持稳定工作;内置LDO电源电路给逻辑、驱动电路和保护电路供电;包含分段式斜坡补偿电路,在不同的占空比时对应不同大小的斜坡补偿信号,在占空比较小时产生较小的斜坡信号,在占空比较大时产生较大的斜坡信号,满足不同占空比时所需斜坡补偿电流不同的要求,减弱斜坡补偿对变换器带载能力的影响。芯片基于0.35μm BCD工艺进行设计,采用Cadence软件仿真验证,结果表明该变换器在5V～36V的宽输入范围内可实现0.8V～34V的宽范围输出;上电仅1.25ms后系统的输出电压和电感电流即可稳定,且空载时静态功耗仅2.4mA;当负载电流由1A跳变为5A时输出电压在0.15ms内恢复稳定且仅变化100mV;仿真结果满足设计要求。

关键词：降压-升压变换器电流模控制同步整流多种工作模式

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电流模控制高效同步DC-DC芯片设计

现代电子技术 2021年第2期44卷 13-16页

作者：陈文琦张涛刘劲武汉科技大学信息科学与工程学院湖北武汉430080

采用0.18μm工艺设计一款同步高效降压型DC-DC电源芯片。为了实现快速响应、提高转换效率以及减小芯片面积的目的,该芯片采用电流模控制,应用电压外环与电流内环双环控制方式实现电路的快速响应和系统环路的稳定性。带补偿的电流检测电... 详细信息

采用0.18μm工艺设计一款同步高效降压型DC-DC电源芯片。为了实现快速响应、提高转换效率以及减小芯片面积的目的,该芯片采用电流模控制,应用电压外环与电流内环双环控制方式实现电路的快速响应和系统环路的稳定性。带补偿的电流检测电路能有效提高采样速度与精度。采用死区缓冲技术设计死区时间可调的缓冲器,并对误差放大器中补偿网络的电容采用电容倍增技术。仿真和测试结果表明,该芯片最高转换效率可达95%,平均转换效率为91.5%,输出纹波仅为0.3 mV,芯片面积约为1.2 mm~2,可广泛用于各类便携式电子产品中。

关键词： DC-DC电源芯片电流模控制电路设计死区缓冲电容倍增技术仿真测试

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片内频率补偿实现电流模DC-DC高稳定性

西安电子科技大学学报 2008年第4期35卷 685-690页

作者：袁冰来新泉贾新章叶强王红义西安电子科技大学微电子学院陕西西安710071 西安电子科技大学电路机辅设计研究所陕西西安710071

提出了一种适用于电流模DC-DC的片内频率补偿结构,针对其采用低有效串联电阻陶瓷输出电容的特点,通过片内集成的阻容网络完成环路的频率补偿,克服了稳定性对输出负载的依赖,减少了芯片引脚,节省了印制板面积,实现了芯片的高稳定性.同时... 详细信息

提出了一种适用于电流模DC-DC的片内频率补偿结构,针对其采用低有效串联电阻陶瓷输出电容的特点,通过片内集成的阻容网络完成环路的频率补偿,克服了稳定性对输出负载的依赖,减少了芯片引脚,节省了印制板面积,实现了芯片的高稳定性.同时通过优化反馈网络设计,实现了交越频率不随输出电压变化,进一步改进了阶跃响应.该结构在一款0.5μm CMOS工艺的降压型DC-DC中进行了投片验证,测试结果显示了良好的稳定性,负载调整率以及线性调整率均小于0.4%,400 mA负载阶跃对应输出电压的响应时间小于8μs,同时应用印制板面积减小了14%.

关键词： DC-DC变换器电流模控制稳定性片内频率补偿

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电流模降压DC-DC内部补偿研究

固体电子学研究与进展 2008年第3期28卷 440-444,459页

作者：袁冰来新泉贾新章叶强王红义西安电子科技大学微电子学院西安710071 西安电子科技大学电路CAD所西安710071

利用片内补偿实现了一款单片电流模降压型DC-DC变换器。设计的分段线性斜坡补偿电路大大缓解了传统线性方法的过补偿问题,提高了系统响应速度。集成的RC频率补偿结构克服了稳定性对输出负载以及陶瓷输出电容ESR的依赖,简化了设计,节省了... 详细信息

利用片内补偿实现了一款单片电流模降压型DC-DC变换器。设计的分段线性斜坡补偿电路大大缓解了传统线性方法的过补偿问题,提高了系统响应速度。集成的RC频率补偿结构克服了稳定性对输出负载以及陶瓷输出电容ESR的依赖,简化了设计,节省了PCB面积。芯片基于标准0.5μm CMOS工艺实现,内部补偿实现了良好的环路稳定性,负载调整率以及线性调整率均小于0.4%,400 mA负载阶跃对应输出电压的响应时间小于8μs。同步整流技术使得效率高达94%。

关键词：降压型DC—DC 电流模控制斜坡补偿频率补偿

峰值电流模BUCK变换器的建模及稳定性设计

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华中科技大学学报（自然科学版） 2014年第2期42卷 31-34页

作者：叶强王泽宇来新泉西安电子科技大学电路CAD研究所陕西西安710071 西安电子科技大学超高速电路设计与电磁兼容教育部重点实验室陕西西安710071

基于小信号建模思想,建立了电感电流连续模式(CCM)下的BUCK变换器完整的小信号模型,推导出了控制-输出传递函数.通过分析电流采样对系统稳定性的影响及控制-输出传递函数中的零极点位置,提出一种电压环补偿电路,该结构产生了一对频率不... 详细信息

基于小信号建模思想,建立了电感电流连续模式(CCM)下的BUCK变换器完整的小信号模型,推导出了控制-输出传递函数.通过分析电流采样对系统稳定性的影响及控制-输出传递函数中的零极点位置,提出一种电压环补偿电路,该结构产生了一对频率不同且随Cm变化的零点和极点,可用以灵活地对环路带宽及相位裕度进行微调.利用Matlab及Hspice仿真,验证了该建模方法及补偿方案的正确性,仿真结果表明:补偿后的变换器低频增益可达55dB,带宽为225kHz,相位裕度达到74°,环路在各种负载下均表现出优良的稳定性.

关键词：电压环路补偿电流模控制小信号模型斜波补偿环路补偿

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电流模降压DC-DC大负载低漏失工作研究

固体电子学研究与进展 2009年第3期29卷 429-433页

作者：袁冰来新泉叶强靳钊李演明贾新章西安电子科技大学电路CAD所西安710071 西安电子科技大学微电子学院西安710071

对线性斜坡补偿与芯片峰值电流和带载的关系进行了论证,针对大负载低漏失工作,在分段线性斜坡补偿的基础上,提出了电流抵消电路,得到在箝位状态可调节的斜坡电流,延长了电池的使用寿命,利于便携式应用。电路紧凑简洁,易于实现,并在一款... 详细信息

对线性斜坡补偿与芯片峰值电流和带载的关系进行了论证,针对大负载低漏失工作,在分段线性斜坡补偿的基础上,提出了电流抵消电路,得到在箝位状态可调节的斜坡电流,延长了电池的使用寿命,利于便携式应用。电路紧凑简洁,易于实现,并在一款额定带载600mA的电流模降压DC-DC变换器中进行了验证,测试结果表明,达到了100%占空比时输出电压2.5V以及3.3V的600mA大负载低漏失工作。

关键词： DC-DC变换器电流模控制低漏失工作斜坡补偿带载能力

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降压变换器片内集成软启动电路设计

Journal of Semiconductors 2008年第10期29卷 2069-2073页

作者：袁冰来新泉李演明叶强贾新章西安电子科技大学微电子学院西安710071 西安电子科技大学电路CAD所西安710071

针对电流模降压变换器的集成化趋势,提出了一种可片内集成的软启动电路.该结构利用芯片振荡器产生的窄脉冲信号,控制微电流对片内电容间歇充电得到斜坡电压,并巧妙地利用复合比较器以较小的功耗实现了对峰值电流的限制,避免了浪涌电流,... 详细信息

针对电流模降压变换器的集成化趋势,提出了一种可片内集成的软启动电路.该结构利用芯片振荡器产生的窄脉冲信号,控制微电流对片内电容间歇充电得到斜坡电压,并巧妙地利用复合比较器以较小的功耗实现了对峰值电流的限制,避免了浪涌电流,完成了软启动功能.提出的软启动电路结构简单、易于实现,减少了芯片引脚数目,降低了PCB面积,并在一款基于0.5μmCMOS工艺设计的降压型DC-DC中进行了投片验证.测试结果表明,3.6V输入1.8V输出600mA负载电流在使能140μs后芯片成功实现了软启动.

关键词：软启动电路降压变换器电流模控制浪涌电流片内集成

集成于电流模降压型DC-DC变换器的电流采样电路

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Journal of Semiconductors 2008年第8期29卷 1627-1631页

作者：袁冰来新泉叶强李演明贾新章西安电子科技大学微电子学院西安710071 西安电子科技大学电路CAD所西安710071

针对电流模降压型DC-DC变换器,提出了一种新颖的CMOS片上电流采样电路.该电路结构简单,易于集成,功率损耗小,且通过MOSFET的匹配使采样比例几乎不受温度、模型以及电源电压变化影响.并通过进一步的优化设计,使得响应速度更快,工作电压... 详细信息

针对电流模降压型DC-DC变换器,提出了一种新颖的CMOS片上电流采样电路.该电路结构简单,易于集成,功率损耗小,且通过MOSFET的匹配使采样比例几乎不受温度、模型以及电源电压变化影响.并通过进一步的优化设计,使得响应速度更快,工作电压进一步降低.提出的采样电路在一款基于0.5μm CMOS工艺设计的单片电流模降压型DC-DC变换器中进行了验证.在2.5~5.5V的电压范围,0~2A的负载范围内芯片工作稳定,瞬态响应良好,且效率高达96%.

关键词：降压型DC-DC变换器电流模控制电流采样电路