臺灣博碩士論文加值系統

隨著科技的進步攜帶式電子產品變成生活不可或缺的重要元素，攜帶式電子產品常操作於長時間使用或睡眠模式，模式的切換會造成電流負載範圍的急遽變化，為了因應長時間的操作時間延長其續航力變成極為重要的研究議題，針對工作狀態與負載範圍進行動態調整的電源管理晶片則變為其主要改善目標。
故本論文提出具有多相位週期性關閉技術運用其功率損耗感知以及能量需求切換調變控制的電源轉換器設計。其中多相位週期性關閉技術可以對極輕載下其內部迴路系統進行多相位週期性關閉技術操作，使切換式電源轉換器之轉換效率在極輕載達到輕負載轉換效率平均90%以上並有效的延長攜帶式電子產品使用壽命。而具備能量需求切換調變機制可以針對不同負載範圍針對其功率損耗有下列四項技術:切換功率電晶體開關狀態/切換功率電晶體尺寸/切換死區時間延長時間/切換控制電路的使用時間。搭配此技術的切換式直流電源轉換器不用額外的模式偵測與切換電路即可以即時依照後端應用的能量需求迅速的調整控制行為，藉此達到高轉換效率、快速動態響應以及穩定的電壓調節等效能。
另外其電流負載變異需要具備快速響應的規格設計一個暫態響應偵測電路，利用此機制偵測瞬時負載發生瞬間強制進行放電操作，使其有效的減少回復時間相比原本的減少大約20倍，另一個概念為使用線性穩壓器的快速響應特點來實現輔助調節迴路，即時回饋負載變異資訊至主要調節器迴路。本論文發表之電源轉換器之設計技術使用台積電90奈米製程完成，經由仔細的分析、模擬、實做以及驗證。

隨著科技的進步攜帶式電子產品變成生活不可或缺的重要元素，攜帶式電子產品常操作於長時間使用或睡眠模式，模式的切換會造成電流負載範圍的急遽變化，為了因應長時間的操作時間延長其續航力變成極為重要的研究議題，針對工作狀態與負載範圍進行動態調整的電源管理晶片則變為其主要改善目標。

第一章 緒論
1.1 研究動機
1.1.1 高電源轉換效率(High Power Conversion Efficiency)
1.1.2 快速暫態響應 (Fast Transient Response)
1.2 論文架構
第二章 切換式電源轉換器基本原理與架構分析
2.1 切換式電源轉換器簡介
2.2 降壓式轉換器(Buck Converter)基本操作原理
2.3 連續導通模式與非連續導通模式
2.3.1 連續導通模式(CCM)之穩態分析
2.3.2 不連續導通模式(DCM)之穩態分析
2.3.3 連續與不連續導通模式(CCM/DCM)之邊界分析
2.4 降壓式電源轉換器(Buck Converter)規格與元件選擇
2.4.1 輸出電壓漣坡(Output Voltage Ripple)與LC之選擇
2.4.2 電源轉換效率(Power Conversion Efficiency)
2.4.3 負載調節率(Load Regulation)
2.4.4 電源調節率(Line Regulation)
2.5 切換式電源轉換器調變技術
2.5.1 脈波寬度調變(Pulse Width Modulation, PWM)機制
2.5.2 脈波頻率調變(Pulse Frequency Modulation, PFM)機制
2.5.3 脈波忽略調變(Pulse Skipping Modulation, PSM)機制
2.6 切換式電源轉換器調變技術
2.6.1 電壓控制模式(Voltage Mode Control)
2.6.2 電流控制模式(Current Mode Control)
2.6.3 遲滯控制模式(Hysteretic Mode Control)
2.7 Matlab Simulink系統設計與模擬架構 28
第三章 功率損耗感知與能量需求調變機制控制模式
3.1 能量需求切換調變機制
3.2 直流切換式電源轉換器功率損耗分析
3.2.1 傳導功耗分析(Conduction Loss)
3.2.2 切換功耗分析(Switching Loss)
3.2.3 控制功耗分析(Controller Loss)
3.3轉換效率與功率損耗分析之模型建立
3.4 功率損耗感知及能量需求調變機制之電路架構
第四章 具有多相位週期性關閉技術之電源轉換器之電路設計
4.1 多相位週期性關閉技術系統架構與設計
4.2 控制迴路系統電路設計
4.2.1 電流參考偏壓電路 (Current Reference Circuit)
4.2.2 軟式啟動電路( Soft Start-up Circuit )
4.2.3 誤差放大器(Error Amplifer)
4.2.4 遲滯比較器(Hysteretic Comparator)
4.2.5 時脈與補償三角波產生器(Clock and Ramp Generator)
4.2.6 脈衝訊號產生器與VG計數電路
4.2.7 電流感測電路與電壓轉電流轉換器
4.2.8 零電流偵測與死區時間電路
4.2.9 多相位週期性關閉技術電路設計
4.3 電源轉換器加速暫態響應與負載變異回授電路之分析與實現
4.3.1 加速暫態響應之電路設計
4.3.2 負載變異回授電路設計
第五章 模擬結果與驗證結果
5.1 高效率和寬負載範圍直流對直流降壓型電源轉換器
5.1.1 多相位週期性關閉技術之電源轉換器電路設計模擬
5.1.2 高轉換效率電源轉換器快速暫態響應之電路模擬
第六章 結論與未來計畫
6.1 結論
6.2 未來計畫
第七章 參考文獻

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