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DC-DC电源管理芯片的设计

摘要:本文通过对开关电源原理的分析阐述了

DC-DC电源管理芯片的设计

DC-DC电源管理芯片内部的各个模块的工作原理,提出了设计思想,详细的解释了功能模块的工作原理,最终采用BiCMOS工艺实现此芯片。

关键词:开关电源电流模式PWM控制升压转换器

引言

电源是一切电子设备的心脏部分,其质量的好坏直接影响电子设备的可靠性。而开关电源更为如此,越来越受到人们的重视。目前的计算机设备和各种高效便携式电子产品发展趋于小型化,其功耗都比较大,要求与之配套的电池供电系统体积更小、重量更轻、效率更高,必须采用高效率的DC/ DC开关稳压电源。

目前电力电子与电路的发展主要方向是模块化、集成化。具有各种控制功能的专用芯片,近几年发展

很迅速集成化、模块化使电源产品体积小、可靠性高,给应用带来极大方便。

从另一方面说在开关电源DC- DC变换器中,由于输入电压或输出端负载可能出现波动,应保持平均直流输出电压应能够控制在所要求的幅值偏差范围内,需要复杂的控制技术,于是各种 PWM控制结构的研究就成为研究的热点。在这样的前提下,设计开发开关电源DC-DC控制芯片,无论是从经济,还是科学研究

上都是是很有价值的。

1. 开关电源控制电路原理分析

DC-DC 变换器就是利用一个或多个开关器件的切换,把某一等级直流输入电压变换成另—等级直流输出电压。在给定直流输入电压下,通过调节电路开关器件的导通时间来控制平均输出电压控制方法之一就是采用某一固定频率进行开关切换,并通过调整导通区间长度来控制平均输出电压,这种方法也称为脉

宽调制[PWM]法.

PWM 从控制方式上可以分为两类,即电压型控制(voltage mode control)和电流型控制(current mode control) 。电压型控制方式的基本原理就是通过误差放大器输出信号与一固定的锯齿波进行比较,产生控制用的PWM信号。从控制理论的角度来讲,电压型控制方式是一种单环控制系统。电压控制型变换器是一个二阶系统,它有两个状态变量:输出滤波电容的电压和输出滤波电感的电流。二阶系统是一个有条件稳定系统,只有对控制电路进行精心的设计和计算后,在满足一定的条件下,闭环系统方能稳定的工

作。图1即为电压型控制的原理框图。

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