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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:李必強
研究生(外文):LEE PI CHIANG
論文名稱:一個應用在大範圍負載下可自動切換模式的高效率直流降壓轉換器
論文名稱(外文):A High Efficiency DC/DC Buck Converter With Build-In Adaptive Control For Wide Range Loading Applications
指導教授:王志湖
指導教授(外文):WANG CHIH HU
學位類別:碩士
校院名稱:中華大學
系所名稱:電機工程學系碩士班
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:2015
畢業學年度:103
語文別:中文
論文頁數:70
中文關鍵詞:液晶螢幕顯示器開關式直流電壓轉換器脈衝寬度調變(PWM)脈衝頻率調變(PFM)
外文關鍵詞:LCD MonitorSwitching RegulatorPWMPFM
相關次數:
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摘要
因應環保潮流、全球暖化、能源危機等影響,與能源利用效率有關的各項研究受到極大的注目,不論是政府或民間機構無不積極尋求各種方式以解決這嚴重影響人類生存的問題。
本論文主旨在於研究液晶螢幕顯示器之耗電效能的改善,先進行產品能源規格之研究,就液晶螢幕顯示器相關應用進行系統化分析,並依此提出一個可適用於液晶螢幕顯示器系統的開關式直流電壓轉換器,以達到改善耗電效能的目的,此直流電壓轉換器內建脈衝訊號寬度調變(Pulse Width Modulation, PWM)及脈衝訊號頻率調變(Pulse Frequency Modulation, PFM)之功能,能因應在各式負載電流下依合適的模式進行操作以達系統效率最大化,而能達到節省系統耗能的目的,與現行的應用系統架構相比,可節省更多電力。

關鍵字:液晶螢幕顯示器、開關式直流電壓轉換器、脈衝寬度調變(PWM)、脈衝頻率調變(PFM)

Abstract
Due to environmental protection, global warming and energy crisis issues, the topic of efficiency gets more and more attention. Regardless of government and companies, all are actively seeking solutions to address the serious problem and find way out.
The thesis focus on improve the efficiency of LCD Monitor. Beginning from the study of product specification and further analysis the applications of LCD monitor, then base on the result, a switching regulator with build-in adaptive control was proposed to improve the efficiency of LCD monitor system. The switching regulator build-in Pulse Width Modulation (PWM) and Pulse Frequency Modulation (PFM) which can operate at heavy load and light load, respectively. With the adaptive control, the DC/DC maximizes the efficiency of LCD monitor system under all applications. Compares with current LCD monitor system, the system adopt the DC/DC can save more power.

目錄
摘要 i
Abstract ii
誌謝 iii
目錄 iv
表目錄 vi
圖目錄 vii
第一章 緒論 1
1-1. 研究動機與目的 1
1.2 液晶螢幕顯示器架構介紹 4
1.3 論文架構 7
第二章 開關式直流電轉換器基本原理 8
2-1. 脈寬調變(Pulse-width modulation, 簡稱PWM) 8
2-2 轉換效能(Efficiency) 14
2-3 線性調節度(Line Regulation) 16
2-4 負載調節度(Load Regulation) 17
2-5 負載暫態響應 (Load Transition Response) 18
2-6 漣波(Ripple) 20
2-7 穩定度(Stability) 21
第三章 開關式穩壓器電路設計 24
3-1. 電路系統方塊圖 24
3-2. 誤差放大器設計(Error Amplifier Circuit) 30
3-3. 鋸齒波產生器(Swallow Tooth Generator) 35
3-4. 脈衝寬度產生器(PWM Comparator Circuit) 37
3-5. SR閂鎖器(SR Latch) 40
3-6. 非重疊電路(Non-Overlap Circuit) 42
3-7. 電流感應器電路(iSense Detection circuit) 45
3-8. 開關式穩壓之系統操作及性能參數 51
第四章 開關直流穩壓於液晶螢幕之應用 58
4-1. 應用液晶螢幕之介紹 58
4-2. 液晶螢幕各操作模式之效率比較 59
4-3. 能源之星 64
4-4. DC/DC 設計佈局完成圖 65
第五章 結論 67
參考文獻 68
參考文獻
[1] “ENERGY STAR Program Requirement Product Specification for Displays”, Draft 1 Version 7.0, Feb, 2015.
[2] http://energystar.epa.gov.tw/
[3] “ENERGY STAR Displays Version 7.0 Draft 1 Specification Anonymized Data”
[4] H. W. Whittington, B.W. Flynn, and D. E. Macpherson, Switched Mode Power Supply: Design and Construction 2nd edition, Research Studies Press Ltd., 1997.
[5] D. Ma, W.-H. Ki, C. -Y. Tsui , and P.K.T Mok, “Single-Inductor multiple-output switching convert with time-multiplexing control in discontinuous conduction mode," IEEE Journal of Solid-State Circuit, vol. 38, no. 1, pp. 542-547, Jan. 2003
[6] H. W. Whittington, B. W. Flynn and D. E. Macpherson, “Switched Mode Power Supplies Design and Construction,” John Wiley & Sons, 1992.
[7] S. Zhou and G. A. Rincón-Mora, “A high efficiency, softswitching DC–DC converter with adaptive current-ripple control for portable applications," IEEE Transactions on Circuits and Systems II, vol. 53, no. 4, Apr. 2006.
[8] Hangseok Choi, “Practical Feedback Loop Design Considerations for Switched Mode Power Supplies,” Fairchild Semiconductor Power Seminar , 2010 – 2011.
[9] Cheng Peng, Chia Jiu Wang, “An Analysis of Buck Converter Efficiency in PWM/PFM Mode with Simulink, ” Energy and Power Engineering, 2013, 5, pp64-69
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[11] B. Carsten, “Current mode control for high frequency switch mode," in Proc. Power Convert and Intelligent Motion (PCIM), Apr.1986.
[12] 簡峯偉, “高效率且廣範圍之雙模式降壓轉換器," 國立中興大學電機
所論文,中華民國九十五年六月

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