DC-DC開關(guān)電源管理芯片的設(shè)計(jì)

　　本目的是設(shè)計(jì)一個(gè)基于PWM控制的boost升壓式DC-DC電源轉(zhuǎn)換芯片，該芯片實(shí)現(xiàn)基于雙環(huán)（電壓環(huán)和電流環(huán)）一階控制系統(tǒng)的電流模式PWM控制電路， 在該集成模塊內(nèi)將包括控制、驅(qū)動(dòng)、保護(hù)、檢測電路等。最后在電路系統(tǒng)基本框架的基礎(chǔ)上，結(jié)合電力電子技術(shù)與微電子技術(shù)，采用采用BiCMOS工藝，具體針對(duì)DC-DC變換電路的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行研究。

　　系統(tǒng)方面的設(shè)計(jì)以及系統(tǒng)框圖和各個(gè)功能模塊的設(shè)計(jì)思想

　　圖3 系統(tǒng)模塊原理框圖

　　下面分別的介紹系統(tǒng)各個(gè)功能模塊：

　?、?誤差放大電路 誤差是用于調(diào)整變換器的高增益差分放大器。放大器產(chǎn)生誤差信號(hào)，他被供給PWM比較器。當(dāng)輸出電壓樣本與內(nèi)部電壓基準(zhǔn)比較并放大差值時(shí)產(chǎn)生誤差信號(hào)。誤差放大器的2號(hào)腳Vref就是基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生的固定基準(zhǔn)。

　?、?PWM比較器 當(dāng)來自電流取樣信號(hào)，當(dāng)然是電感電流和振蕩器產(chǎn)生的補(bǔ)償諧波想加后的電流信號(hào)，超過誤差信號(hào)時(shí)，PWM比較器翻轉(zhuǎn)，復(fù)位驅(qū)動(dòng)鎖存器斷開電源開關(guān)，以此來控制開關(guān)管的開通與關(guān)斷。

　?、?振蕩器模塊 振蕩器電路提供一定頻率的時(shí)鐘信號(hào)，以設(shè)置變換器工作頻率，以及用于斜率補(bǔ)償?shù)亩〞r(shí)斜升波。時(shí)鐘波形為脈沖，而定時(shí)斜升波就是用于斜波補(bǔ)償?shù)模陔姼腥佣讼嗉印?/P>

　?、?驅(qū)動(dòng)器鎖存器 鎖存器包括RS觸發(fā)器與相關(guān)邏輯，它通過接通和斷開驅(qū)動(dòng)電路來控制電源開關(guān)的狀態(tài)。來自鎖存器的低輸出電平把它斷開。正常工作方式下，在時(shí)鐘脈沖期間觸發(fā)器被置為高電平，當(dāng)PWM比較器輸出變?yōu)楦唠娖綍r(shí)鎖存器復(fù)位。

　?、?軟啟動(dòng)電路模塊 當(dāng)整個(gè)系統(tǒng)剛啟動(dòng)時(shí)，電感產(chǎn)生一個(gè)很大的沖擊電流，軟啟動(dòng)讓系統(tǒng)開始時(shí)不能在全占空比下啟動(dòng)，使輸出電壓以受控的上升速率增加至額定穩(wěn)壓點(diǎn)。設(shè)計(jì)思想是利用外接電容的充放電使得占空比慢慢提高，達(dá)到輸出穩(wěn)定的目的。

　?、?電流采樣電路 提供斜率補(bǔ)償電流靈敏電壓給PWM比較器。

　?、?保護(hù)電路模塊 監(jiān)視電源開關(guān)的電流，若該值超過額定峰值，則該電路作用，重新開始軟啟動(dòng)周期。

　　3．設(shè)計(jì)中必須要考慮的幾點(diǎn)細(xì)節(jié)問題

　?、?關(guān)于斜波補(bǔ)償

　　這是在上文提到過的電流控制型開關(guān)變換器中存在的根本性問題。電流控制型就是將實(shí)際的電感電流和電壓外環(huán)設(shè)定的電流值分別接到ＰＷＭ比較器的兩端進(jìn)行比較，用來控制開關(guān)管。下面分析斜波補(bǔ)償?shù)脑?。如下圖分別是占空比大于50%和小于50%的尖峰電流控制的電感電流波形圖。

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