学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

高频多相数字DC-DC控制芯片功能模块的设计与实现

作　者: 徐翊华
导　师: 李文宏
学　校: 复旦大学
专　业: 微电子学与固体电子学
关键词: 数字电源管理芯片 DC/DC 稳定性保护模块线性-非线性控制 I~2C总线
分类号: TN86
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 74次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

数字电源管理一直以来都在低压大电流应用领域起着举足轻重的作用。近些年来,随着低压大电流供电系统整体功能的不断增加,日益复杂的电源管理需求引起了包括业界以及学术界对低压大电流供电系统可靠性的高度重视。本文针对数字电源在可控因素较多、需要更快实时反应速度、需要管理多个电源、复杂的高性能系统应用中具有的优势,对现有的稳定性保护模块给予了一定的研究,并提出了全新的模块架构与设计实现方案。本文首先系统地介绍了当前电源领域面临的全新挑战以及数字电源管理在低压大电流应用中的优势。由于本文设计的稳定性保护模块是基于已有的四相高频同步整流降压型DC/DC,所以在对低压大电流降压型DC/DC电源的基本概念作了简单介绍后,给出了相应的设计指标以及功率级电路元器件的选择。对于稳定性保护模块的设计,是通过研究比对业内相关产品配置模式过于复杂的实际情况后,提出一种更为简洁的配置模式,旨在不降低原有系统可靠性的同时,得到更好的实际效果。论文对软启动保护模块、预偏置电压保护模块、电压捕捉模块、电压边际界限模块等功能模块进行了建模以及具体电路的设计,同时也进行了必要的仿真。对于四相高频同步整流降压型DC/DC的改进,在无采样电流AVP算法电路架构的基础上,文章设计了线性-非线性控制模块以达到改善原有瞬态响应与过冲的目的。而I2C总线存在的问题,文章也相应地对I2C总线控制模块做了修改。随后,对DC/DC控制器的稳定性保护模块在CPLD测试平台下进行了相关的验证。测试结果表明,本文所设计的稳定性保护模块能够通过这种数字配置模式,达到预期设计目标。另外,线性-非线性控制模块的引入改进了原有的瞬态响应,I2C总线控制模块的修改有效地解决了数据线上低电平传输存在偏置电压的问题。结合设计过程中的体会与经验,文章最后给出了总结与展望。

全文目录

目录  2-4
摘要  4-5
Abstract  5-7
第1章引言  7-13
  1.1 数字电源研究背景和前景  7-10
  1.2 研究内容与贡献  10-11
  1.3 本文的组织结构  11-13
第2章多相同步整流buck环路结构  13-21
  2.1 多相同步整流降压型DC/DC的拓扑结构  13-14
  2.2 多相同步整流降压型DC/DC闭环环路仿真建模  14-18
    2.2.1 多相同步整流Buck小信号建模  14-15
    2.2.2 多相同步整流Buck电路设计指标  15-17
    2.2.3 多相同步整流Buck小信号模型仿真  17-18
  2.3 自适应电压定位(AVP)  18-19
  2.4 I~2C总线  19-20
  2.5 小结  20-21
第3章稳定性保护模块结构与仿真  21-45
  3.1 稳定性保护模块环路  21-22
  3.2 数字模块结构与设计  22-44
    3.2.1 软启动保护模块  22-24
    3.2.2 预偏置电压保护模块  24-29
    3.2.3 电压捕捉模块  29-32
    3.2.4 电压边际界限模块  32-36
    3.2.5 线性-非线性控制模块  36-38
    3.2.6 I2C总线问题的解决  38-42
    3.2.7 系统及模块RTL级仿真  42-44
  3.3 小结  44-45
第4章 DC/DC稳定性保护模块验证与测试  45-58
  4.1 测试PCB板的设计  45-46
  4.2 验证及测试  46-57
    4.2.1 软启动保护模块  46-48
    4.2.2 预偏置电压保护模块  48-50
    4.2.3 电压捕捉模块  50-51
    4.2.4 电压边际界限模块  51-53
    4.2.5 线性-非线性控制模块  53-56
    4.2.6 I~2C总线的修改  56-57
  4.3 小结  57-58
第5章总结与展望  58-60
  5.1 本文工作总结  58-59
  5.2 未来工作展望  59-60
参考文献  60-64
致谢  64-65

高频多相数字DC-DC控制芯片功能模块的设计与实现

内容摘要

全文目录

相似论文