DC-DC開(kāi)關(guān)電源管理芯片的設計

　　本目的是設計一個(gè)基于PWM控制的boost升壓式DC-DC電源轉換芯片，該芯片實(shí)現基于雙環(huán)（電壓環(huán)和電流環(huán)）一階控制系統的電流模式PWM控制電路， 在該集成模塊內將包括控制、驅動(dòng)、保護、檢測電路等。最后在電路系統基本框架的基礎上，結合電力電子技術(shù)與微電子技術(shù)，采用采用BiCMOS工藝，具體針對DC-DC變換電路的實(shí)現進(jìn)行研究。

　　系統方面的設計以及系統框圖和各個(gè)功能模塊的設計思想

　　圖3 系統模塊原理框圖

　　下面分別的介紹系統各個(gè)功能模塊：

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

　?、?PWM比較器 當來(lái)自電流取樣信號，當然是電感電流和振蕩器產(chǎn)生的補償諧波想加后的電流信號，超過(guò)誤差信號時(shí)，PWM比較器翻轉，復位驅動(dòng)鎖存器斷開(kāi)電源開(kāi)關(guān)，以此來(lái)控制開(kāi)關(guān)管的開(kāi)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，以設置變換器工作頻率，以及用于斜率補償的定時(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償的，在電感取樣端相加。

　?、?驅動(dòng)器鎖存器 鎖存器包括RS觸發(fā)器與相關(guān)邏輯，它通過(guò)接通和斷開(kāi)驅動(dòng)電路來(lái)控制電源開(kāi)關(guān)的狀態(tài)。來(lái)自鎖存器的低輸出電平把它斷開(kāi)。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PWM比較器輸出變?yōu)楦唠娖綍r(shí)鎖存器復位。

　?、?軟啟動(dòng)電路模塊 當整個(gè)系統剛啟動(dòng)時(shí)，電感產(chǎn)生一個(gè)很大的沖擊電流，軟啟動(dòng)讓系統開(kāi)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壓點(diǎn)。設計思想是利用外接電容的充放電使得占空比慢慢提高，達到輸出穩定的目的。

　?、?電流采樣電路 提供斜率補償電流靈敏電壓給PWM比較器。

　?、?保護電路模塊 監視電源開(kāi)關(guān)的電流，若該值超過(guò)額定峰值，則該電路作用，重新開(kāi)始軟啟動(dòng)周期。

　　3．設計中必須要考慮的幾點(diǎn)細節問(wèn)題

　?、?關(guān)于斜波補償

　　這是在上文提到過(guò)的電流控制型開(kāi)關(guān)變換器中存在的根本性問(wèn)題。電流控制型就是將實(shí)際的電感電流和電壓外環(huán)設定的電流值分別接到ＰＷＭ比較器的兩端進(jìn)行比較，用來(lái)控制開(kāi)關(guān)管。下面分析斜波補償的原因。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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