基于二分法的DPWM模块设计与应用
电源管理芯片广泛应用于电子产品中,传统的电源管理IC主要采用模拟的控制方式来实现,但是模拟电源易老化,可移植性差,不易集成等缺点使得模拟电源在高端市场的应用受到了制约。数字电源以其高集成度,可移植性强和高精度等优点在更低的输出电压,更宽范围的负载以及各种电源同步管理等高端市场逐渐崭露头角。本文的研究就是针对数字电源来展开,众所周知,数字比例-积分-差分器(Digital Proportion Integral Differential,DPID)和数字脉宽调制器(Digital Pulse Width Modulator)是数字电源中两个最关键的模块,DPID用于对系统进行补偿,从而保证系统稳定,DPWM用于将表示占空比信息的DPID码转换成周期一定的方波信号。所以,有效的补偿网络和高精度、高线性度的DPWM对数字电源系统的稳定来说至关重要。 本文创新的地方在于优化了DPID的Verilog代码,消除了传统DPID模块产生的毛刺,并且完成了从前端到后端的设计;另外,本文还提出了一种基于混合型数字脉宽调制器(HDPWM)的带延迟线二分法校准机制的新电路,该电路引入的二分算法对HDPWM中延迟线部分进行校准,保证延迟线中每相邻两个延迟单元的延迟信息相同,从而保证高精度的前提下能有效地提高DPWM的线性度。文中首先详细介绍了数字DC-DC变换器的设计方法学、基本原理以及离散域模型,然后介绍了 DPID模块和 DPWM模块从前端到后端的设计,最后仿真验证了DPWM的功能和数字电源的功能。对DPID模块和DPWM模块采用了全数字设计流程,借助Synopsys公司的EDA工具实现了系统时钟为32MHz的9-bit DPWM,该 DPWM应用于开关频率为2MHz的数字 DC-DC变换器。该 DPWM模块在0.13μm CMOS工艺下实现,最大差分非线性(DNL)只有0.136LSB,积分非线性( INL)为0.15LSB。本文最终实现的数字 DC-DC变换器输入电压范围为2.7V~4.2V,输出电压为0.7V~1.8V。
数字电源;PID补偿;二分法;数字脉宽调制器;模块化设计
电子科技大学
硕士
微电子学与固体电子学
贺雅娟
2014
中文
TN402
75
2014-09-17（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）