【摘 要】
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开关电源是一种通过输出端反馈信号控制功率开关管在开启和关断状态切换,实现输出电压稳定的电源系统。它具有功耗低,效率高,体积小,响应速度快等优点,是目前市场占有率最高的电源系统。现在电子设备不断朝着功能复杂,体积小发展,作为电子设备的核心器件,开关电源的发展也势在必行,使得开关电源的研究成为当前的一大热点。本文设计了一种基于浮动栅压同步整流技术控制的BUCK型DC-DC开关电源系统,该系统采用电流型
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开关电源是一种通过输出端反馈信号控制功率开关管在开启和关断状态切换,实现输出电压稳定的电源系统。它具有功耗低,效率高,体积小,响应速度快等优点,是目前市场占有率最高的电源系统。现在电子设备不断朝着功能复杂,体积小发展,作为电子设备的核心器件,开关电源的发展也势在必行,使得开关电源的研究成为当前的一大热点。本文设计了一种基于浮动栅压同步整流技术控制的BUCK型DC-DC开关电源系统,该系统采用电流型PWM模式控制,使输出电压保持稳定。本文的主要工作和成果有:一、使用NMOS功率开关管和NMOS同步整流管设计了同步整流电路,实现电路输出端电压的稳定。功率开关管的控制信号由浮动栅压电路给出,能保证同步整流电路正常工作,设计了内部死区控制电路对两个NMOS的控制信号进行处理,确保两个NMOS管不会同时开启,能有效提高电路的安全性并降低电路的能量损耗。二、利用电容充放电不突变原理设计了浮动栅压电路,把电路中由比较器产生的方波控制信号进行处理,使其从0-5V的方波变化为0-VIN+5V的方波,(VIN是输入电压)。该方波控制NMOS功率开关管,使其在导通状态能够完全开启。三、设计了电流采样回路和电压采样回路对电路进行电流型PWM模式控制,该控制方式响应速度快,能够有效的检测输出端电压变化,使输出电压更加稳定。四、基于台湾VIS公司的0.4um BCD工艺模型,采用Cadence平台进行设计。同时使用Spectre仿真工具对其进行仿真验证。仿真结果表明:在输入电压范围为6-30V时,输出电压能够稳定保持在3V,最大的输出电压纹波为0.5m V,电路能够在1MHz的开关频率下进行工作,最大带载电流为1A,在整个工作范围内最高效率能达到93%,其他状态效率也都保持在85%以上。
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