跳到主要內容

臺灣博碩士論文加值系統

(216.73.216.108) 您好!臺灣時間:2025/09/02 22:39
字體大小: 字級放大   字級縮小   預設字形  
回查詢結果 :::

詳目顯示

我願授權國圖
: 
twitterline
研究生:郭榮凱
研究生(外文):Rong-Kai Kuo
論文名稱:使用快速暫態響應控制之雙模式直流/直流降壓轉換器
論文名稱(外文):A Dual-Mode DC/DC Buck Converter with Fast Transient Response Control
指導教授:張振豪
學位類別:碩士
校院名稱:國立中興大學
系所名稱:電機工程學系所
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2007
畢業學年度:95
語文別:中文
論文頁數:62
中文關鍵詞:降壓脈衝寬度調變暫態響應
外文關鍵詞:BuckPWMtransient response
相關次數:
  • 被引用被引用:1
  • 點閱點閱:349
  • 評分評分:
  • 下載下載:0
  • 收藏至我的研究室書目清單書目收藏:0
  本論文設計一個直流轉直流降壓切換式穩壓器,使其具備高轉換效率及快速暫態響應,適用於可攜式電子產品,例如:手機、數位相機、PDA等等。

  為了提高功率轉換效率,採用PFM及PWM雙控制模式,分別運用在輕載及重載的情況下。此外還加入零電流偵測器,防止在輕載時發生逆電流,減少不必要的功率消耗。另外也設計軟啟動裝置,消除在最初啟動時,可能會對功率級元件造成損傷的過大電流。為了改善暫態響應,此系統加入一個快速暫態控制器以降低回復時間,使得當負載電流從15mA上升至600mA時,電壓回復時間從原本的33μs降至12μs,提升反應速度。最後,整體效率最高可達到94%。

  此穩壓器是使用台灣積體電路製造股份有限公司所提供的0.35μm 2P4M 3.3V/5V Mixed Signal CMOS製程技術來設計與製造,整體晶片面積大約為1.5*1.5mm2。
  The design of a DC-DC buck switching regulator for high power conversion efficiency and fast transient response is presented in this thesis. It is suitable for portable electronic applications powered by batteries such as mobile phone, digital camera, PDA, etc.

  To make power conversion more efficient, the regulator uses PFM and PWM dual control mode, for light load and heavy load condition, respectively. In addition, a zero current detector is used to reduce the unnecessary power consumption in light load. Furthermore, in order to eliminate the excess large current at the start up of the regulator that may damage the device of the power stage, the soft start circuit is designed. For improving the transient response, a fast transient controller is added to this system to reduce the transient response recovery time. Compared with the original circuit, the recovery time is reduced from 33μs to 12μs when load current suddenly changes from 15mA to 600mA. The dynamic response is effectively improved. Finally, the conversion efficiency could be up to 94%.

  The regulator is designed and fabricated with TSMC 0.35μm 2P4M 3.3V/5V Mixed Signal CMOS technology. The chip size is about 1.5*1.5mm2.
誌謝 I
摘要 II
Abstract III
目錄 IV
圖目錄 VII
表目錄 X
第一章 緒論 1
1.1 背景 1
1.2 研究動機 1
1.3 論文架構 2
第二章 電源轉換器概論 3
2.1 切換式穩壓器的規格 3
2.1.1輸出漣波 3
2.1.2線性穩壓 3
2.1.3負載穩壓 3
2.1.4溫度穩壓 4
2.1.5暫態響應 4
2.1.6效率 6
2.2 轉換器種類及原理 7
2.2.1降壓式轉換器(Buck Converter) 7
2.2.2升壓型轉換器(Boost Converter) 10
2.2.3升降壓轉換器(Buck-Boost Converter) 12
2.3 非連續導通模式(The Discontinuous Conduction DCM) 14
2.3.1降壓型轉換器(Buck Converter) 15
2.3.2升壓型轉換器(Boost Converter) 16
2.3.3升降壓轉換器(Buck-Boost Converter) 17
2.4 同步整流技術 18
2.5 切換式電源轉換器的控制方式 20
2.5.1電壓模式脈波寬度調變(Voltage-Mode PWM) 20
2.5.2電流模式脈波寬度調變(Current-Mode PWM) 21
2.5.3脈波頻率調變(PFM) 25
2.6 系統迴路穩定度分析 26
2.6.1誤差放大器的補償電路 28
第三章 電路設計與模擬 31
3.1 整體系統架構 31
3.2 功率級(Power Stage) 32
3.3 能隙參考電壓(Bandgap Voltage Reference Circuit) 32
3.4 偏壓電路(Bias Circuit) 35
3.5 比較器(Comparator) 35
3.6 脈波及鋸齒波產生器(Oscillator and Ramp Generator) 36
3.7 電壓/電流轉換器(V-I Converter) 37
3.8 緩衝電路(Buffer) 39
3.9 零電流偵測器(Zero Current Detector) 40
3.10 電流感測電路(Current Sensing Circuit) 41
3.11 PFM/PWM 偵測選擇器(PFM/PWM Detector) 42
3.12 PWM調變器(PWN Modulator) 43
3.13 PFM控制器(PFM Controller) 43
3.14 軟啟動電路(Soft Start Circuit) 44
3.15 快速暫態控制器(Fast-Transient Controller) 45
3.16 多工器(Mux) 46
第四章 系統模擬與佈局 47
4.1 軟啟動 47
4.2 脈波頻率調變模擬 49
4.2.1線性穩壓 49
4.2.2負載穩壓 49
4.3 電流模式脈波寬度調變模擬 50
4.3.1線性穩壓 50
4.3.2負載穩壓 51
4.4 暫態響應 52
4.5 效率 54
4.6 電路效能總表 55
4.7 實體佈局及量測圖 55
第五章 結論 60
參考文獻 61
[1] M. Brown, Power Supply Cookbook, 2nd Ed, Newnes,2001.

[2] H.W. Whittington, B.W. Flynn, and D.E. Macpherson, Switched Mode Power Supply: design and construction 2nd edtion., Research Studues Press Ltd., 1997.

[3] N. Mohan, T.M. Undeland, and W.P.Robbins, Power Electronics: Converter, Applications, and Design, 2ndEd., New York, Wiley & Sons,1995.

[4] D. O’Sullivan, B. Spruyt, and A. Crausaz, ”PWM conductance control,” IEEE Power Electron. Spec. Conf. Record, pp. 351-359, 1988.

[5] L. Dixon, “Average current mode control of switching power supplies,” in Unitrode Power Supply Design Seminar Handbook (SEM-700), pp.5-1 to 5-14, Unitrode Corporation, MA, 1990.

[6] B.Carsten, “Current mode control for high frequency switch mode,” Power conversion and Intelligent Motion (PCIM), pp. 61-64, April 1986.

[7] C. Deisch, “Simple switching control method changes power converter into a current source,” in Proc. IEEE Power Electronics Specialists Conf., pp. 300-306, 1978.

[8] S. Hsu, A. Brown, L. Rensink, and R. Middlebrook, “Modeling and analysis of switching DC-to-DC converters in constant frequency current programmed mode,” in Proc. IEEE Power Electronics Specialists Conf., pp. 284-301, 1979.

[9] A. I. Pressman, Switching power supply design, McGraw-Hill, New York, 1991.

[10] A. Barrado, R. Vazquez, A. Lazaro, J. Pleite, and E. Olias, “Fast Transient Response with Combined Linear-Non Linear Control applied to Buck Converters,”33th Power Electronics Specialists Conf.,PESC’02, pp. 1587-1592, 2002.

[11] C.F.Lee, and P.K.T.Mok, “A monolithic current-mode CMOS DC-DC converter with on-chip current-sensing technique,” IEEE J.Solid-State Circuits, vol.39, pp.3-14, Jan.2004.

[12] J. Sheng, Z. Chen, and B. Shi, “A 1V supply area effective cmos bandgap reference,” Proceedings of 5th International Conference on ASIC, vol.1, pp. 619-622, Oct. 2003.

[13] C. Yoo, “A CMOS buffer without short-circuit power consumption,” IEEE Transactions on Circuits and Systems II, vol. 47, pp. 935-937, Sept. 2000.

[14] D. Ma, W.-H. Ki, C.-Y. Tsui, and P.K.T. Mok., “Single-Inductor multiple-output switching converter with time-multiplexing control in discontinuous conduction mode,” IEEE Journal of Solid-State Circuit, vol. 38, no. 1, pp.542-547 , Jan.2003.

[15] C. Y. Leung, P. K. T. Mok, and K. N. Leung, “A 1.2V buck converter with a novel on-chip low-voltage current-sensing scheme,” International Symposium on Circuit and System, vol. 5, pp. V-824-827, May 2004.
QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
第一頁 上一頁 下一頁 最後一頁 top
1. 劉阿榮(2003)。創意是否為方法論的無政府主義?─心理學、哲學的觀點。中大社會文化學報,17,p1-20。
2. 劉炯錫(1995)。校園自然化與生態教育。國教之聲,第28卷第4期,頁40-41。
3. 詹志禹(2002)。「創造力」的定義與創造力的發展:兒童會創造嗎?教育研究,100,117-124。
4. 楊貴三(2004)。地理實察的知識與技能。菁莪季刊,16:2=60,37-39。
5. 楊冠政(1989)。環境教育概述(下)。環境教育季刊,2,4-12。
6. 張德銳(1998)。以教師同儕合作化解教學專業的危機。教師天地,93。
7. 張德銳、李俊達(1999)。以學校為中心的教師專業成長。研習資訊,16,6,p25-32。
8. 張惠雯(1999)。在生活科技教育中實施創造思考教學之探討。教育資料與研究,26,p74-81。
9. 陳龍安(1999)。活潑快樂的創意教學。教師天地,102,p13-19。
10. 陳超仁(2006):生物多樣性保育與校園生態環境與營造。北縣教育季刊,台北,54,p34。
11. 陳美玉(1999)。教師專業發展途徑之探討—以教師專業經驗合作反省為例。教育研究資訊,7(2),p80-99
12. 徐榮崇(1993)。國小戶外環境解說的理論、方法與步驟,國教月刊12月第40卷3-4期。
13. 林志成(2003)。批判省思、專業對話的理念與做法。學校行政雙月刊,23,p03-14。
14. 周儒(1993)。環境教育的規劃與設計。環境教育季刊,16,18-20。
15. 周昌弘(1995)。環境教育的生態學基礎。教育資料集刊,20,p83-98。