【摘 要】
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现代生活中,智能手机、平板电脑等便携式电子设备的普及度越来越高,功能越来越来丰富,在设备中承担重要功能的应用处理器的性能也不断增强。这要求为处理器供电的电源管理芯片必须不断进步与之匹配。本文以此为应用背景,对高频、快速响应、大电流的Buck变换器展开了研究。通过对不同控制方式的分析和比较,采用具有快速负载响应的迟滞结构作为系统架构并进行优化以克服传统迟滞结构的不足之处,在实现固定开关频率的同时提高
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现代生活中,智能手机、平板电脑等便携式电子设备的普及度越来越高,功能越来越来丰富,在设备中承担重要功能的应用处理器的性能也不断增强。这要求为处理器供电的电源管理芯片必须不断进步与之匹配。本文以此为应用背景,对高频、快速响应、大电流的Buck变换器展开了研究。通过对不同控制方式的分析和比较,采用具有快速负载响应的迟滞结构作为系统架构并进行优化以克服传统迟滞结构的不足之处,在实现固定开关频率的同时提高了输出电压精度,并根据设计指标确定了电感和输出电容大小。为了进一步提高负载电流能力和瞬态响应能力,论文将Buck变换器从单相扩展到双相,并提出了一种电流均衡电路,以消除多种相间失配引起的相间电流不均衡。其中的电流采样通过斩波技术实现高频下的电感电流低功耗高精度采样,采样精度高达99%。为了提高宽负载范围的效率,该Buck变换器能够根据负载电流来切换相数。论文还完成了其他模块的设计,如高速比较器、带隙电压基准、时钟产生器等。本文采用0.18μm BCD工艺,设计的Buck变换器芯片输入电压范围为3.3V～4.0V,输出电压为1.8V,最大负载电流为3A。仿真结果显示,Buck变换器在正常工作时频率稳定在50MHz,输出电压纹波小于1.8mV,峰值效率达到81.3%。当负载以1A/ns的速率跳变时,输出电压的变化不超过50mV,环路响应时间不超过400ns。
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