加速型脈寬調變與平均電流模式技術之直流-直流降壓轉換器設計

The Design of DC-DC Buck Converters with Accelerated Pulse-Width-Modulation and Average-Current-Mode Techniques

張晏鐘(Yan-Chong Chang)

指導教授 ： 陳建中 ； 黃育賢

國立臺北科技大學/電資學院/電腦與通訊研究所/碩士(2010年)

https://doi.org/10.6841/NTUT.2010.00206

摘要

論文第一部份，提出一個加速型脈寬調變之新型快速暫態響應降壓轉換器設計。電路的主要架構採用傳統電壓模式控制方式作為設計，傳統電壓模式在暫態響應的速度上需要花費較長的時間才能回復到穩定狀態，所以本論文中加入一個新提出的加速型脈寬調變技術來重新調變，藉此來改善並提升電壓模式架構暫態響應緩慢的問題。電路使用台灣積體電路公司零點三五微米兩層多晶矽四層金屬互補式金屬氧化物半導體製程來實現，晶片面積分別為1.32 x 1.22 mm2 (包含封裝晶片接腳)。
論文第二個部份，提出一個使用平均電流模式之快速暫態響應雙模降壓轉換器的電路設計。平均電流模式具有快速暫態響應、簡單的補償設計、不需要斜率補償設計等優點，另外在電源管理的部份可以降低電磁干擾、縮小晶片大小，而且還有設計簡單以極低成本等優點。在這個電路中分為了兩種控制迴路，分別為脈波寬度調變電路以及脈波頻率調變電路兩種控制模式，透過兩種不同的模式的切換讓電路無論是重載以及輕載都能保持在較好的效率轉換。電路使用台灣積體電路公司零點三五微米二層多晶矽四層金屬互補式金屬氧化物半導體製程來實現，晶片面積為1.45 x 1.11 mm2 (包含封裝晶片接腳)。

關鍵字

加速型脈寬調變 ； 雙模 ； 快速暫態響應 ； 平均電流模式 ； 降壓轉換器 ； 脈波寬度調變 ； 脈波頻率調變

並列摘要

In the first part of this thesis, a new fast-transient-response buck converter is presented with an accelerated pulse-width-modulation technique. The traditional voltage-mode speed in the transient response is slow, so in this thesis add an accelerated pulse-width-modulation technique to solve the problem. The proposed buck converter has been fabricated with a TSMC 0.35 μm CMOS 2P4M process, the total chip area is about 1.32 x 1.22 mm2(include PADs).
In the second part of this thesis, we present a dual-mode fast-transient average-current-mode buck converter is presented. The benefits of the average-current-mode are fast-transient response, simple-compensation design, and without slope-compensation. Furthermore, this technique eliminates some power management problems, such as electro magnetic interference(EMI), size, design complexity, and cost. The adaptive switching between pulse-width-modulation (PWM) and pulse-frequency modulation (PFM) are operated with very high conversion efficiency. The proposed buck converter has been fabricated with a TSMC 0.35 μm CMOS 2P4M process, the total chip area is about 1.45 x 1.11mm2(include PADs).

並列關鍵字

APWM ； dual-mode ； fast-transient ； average-current-mode ； buck converter ； PWM ； PFM

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