Интегральная реализация принципа многофазного управления регулятором напряжения питания в КМОП технологическом базисе

• Автор: Балашов, Алексей Михайлович
• Шифр специальности: 05.27.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 167 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ИНТЕГРАЛЬНЫЕ РЕГУЛЯТОРЫ НАПРЯЖЕНИЯ ПИТАНИЯ ГЛАВА 2. СИТЕЗ СТРУКТУРНОЙ СХЕМЫ ИМС УПРАВЛЕНИЯ РНП
2.1. Принцип построения многофазового регулятора напряжения на основе широтноимпульсной модуляции

2.2. Отрицательная обратная связь по напряжению и по усредненному

току рабочего канала в составе регулятора напряжения питания

2.4. Параметры ИМС управления регулятором напряжения питания

Выводы

ГЛАВА 3. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ БАЗИС ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИМС

УПРАВЛЕНИЯ РНП.

3.1. Выбор технологии изготовления ИМС управления РНП

Выводы
ГЛАВА 4. СХЕМОТЕХНИЧЕСКОЕ И ТОПОЛОГИЧЕСКОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ ИМС УПРАВЛЕНИЯ РНП
4.1. Принципиальная электрическая схема
4.2. Оценка влияния погрешности параметров ИОН на точность выходного напряжения РНП.
4.3. Генератор пилообразного напряжения
4.4. Усилитель ошибки с большой полосой пропускания
4.5. Схема усреднения и коррекции токов
4.6. Схема плавного запуска
4.7. Разработка топологической библиотеки элементов
и топологии ИМС управления РНП
Выводы
ГЛАВА 5. КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ
ИМС УПРАВЛЕНИЯ РНП
5.1. Модели элементов ИМС управления РНП
5.2. Моделирование ИМС управления РНП
Выводы
ГЛАВА 6. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ИМС УПРАВЛЕНИЯ РНП
6.1. Разработка методики исследования ИМС управления РНП
6.2. Измерение электрических параметров ИМС управления РНП
6.3. Исследование усилителя ошибки ИМС управления
Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА


Источники питания и импульсные преобразователи напряжения (БС-БС конверторы) широко используются в электронном оборудовании и составляют значительную долю мирового рынка электроники - более 8 миллиардов долларов ежегодно. Эта доля возрастает вместе с общим увеличением мирового рынка электроники. Технология импульсного преобразования напряжения не только вылилась в получение компактных твердотельных устройств, но и продвинулась от использования линейных источников питания к современным импульсным источникам питания, которые меньше, легче и намного эффективнее. Популярность ЭС-ОС конверторов обусловлена простотой исполнения и высоким коэффициентом полезного действия (не менее %). БС-ОС конвертор состоит из ключевого элемента, выходного фильтра и схемы управления. За счет дискретного управления ключевым элементом существенно умсиьшаегся рассеиваемая мощность, что является основным определяющим фактором при выборе архитектуры построения современной электронной системы [1]. Существует два типа ЭС-ЭС конверторов: повышающие и понижающие. ЭС-БС конверторы повышающего типа преобразуют низкое входное напряжение в высокое выходное напряжение. Повышающие ЭС-БС конверторы используются в системах батарейного питания. ЭС-ОС конверторы понижающего типа преобразуют высокое входное напряжение в низкое выходное напряжение. Понижающие ОС-БС конверторы универсальны и находят применение почти во всех электронных устройствах [2,3]. Общая функциональная особенность всех ЭС-ОС конверторов - импульсное преобразование напряжения. ШИМ) - в основе принципа лежит соответствие изменения выходного напряжения изменению скважности управляющего импульса. Частота импульса при этом остается неизменной. С развитием современной элементной базы силовой электроники широкое распространение получил принцип ШИМ. ШИМ используется в системах связи [5,6,7], в электронных приборах промышленного назначения [8,9,], в медицинских аппаратах диагностики и терапии [,] и в ОС-ОС конверторах. ОС-ОС конверторы на основе принципа ШИМ обладают высокой помехоустойчивостью и простотой в схемотехническом исполнении. Однако, требования к современным источникам питания постоянно повышаются. Это связано с уменьшением требуемого значения выходного напряжения и с увеличением требуемого значения выходного тока. Например, для современных микропроцессоров Ыс! Р4 требуется источник питания, обеспечивающий преобразование напряжения из 5В в 1,7В при выходном токе А []. При этом отклонение выходных параметров от номинального значения не должно составлять более 1%. Поэтому необходимо искать новые технические решения для построения ОС-ОС конвертора, отвечающего современным требованиям. В настоящее время используются следующие способы построения ОС-ОС конверторов: ОС-ОС конвертор с аналоговым способом управления (схема управления) и ОС-ОС конвертор с цифровым способом управления. ОС-ОС конвертор с аналоговым способом управления является традиционным источником питания множества электронных приборов [,]. Недостаток данного решения заключается в резком падении коэффициента полезного действия (КПД) при уменьшении выходного стабилизируемого напряжения. Схема ОС-ОС конвертора с аналоговым способом управления представлена на рис. Рис. БС-БС конвертор с аналоговым способом управления. БС-БС конвертор с цифровым способом управления получил распространение в последние годы с развитием цифровой техники. Преимущество цифрового способа управления состоит в высокой помехоустойчивости, высокой точности выходных параметров и низкой чувствительности к изменениям параметров схемы. БС-БС конвертор с цифровым способом управления показан на рис. Цифровая схема управления содержит аналого-цифровой преобразователь, цифровой компенсатор, про-граммируемый внешней памятью и цифровой драйвер. Недостатком систем питания на основе цифрового управления является их высокая стоимость но сравнению с аналоговыми системами питания [,,]. Например, БС-БС конвертор на основе аналоговой схемы управления стоит около 5, а цена прецизионного БС-БС конвертора с цифровым управлением составляет около $ [,]. Рис. БС-БС конвертор с цифровым способом управления.