应用于同步模式DC/DC变换器的PLL电路设计
随着电源管理技术的快速发展,DC/DC变换器在通信、计算机、LED驱动等相关领域都得到了很好的应用,不同的应用需求也对其提出了效率、功耗、稳定性等要求。具有同步功能的DC/DC变换器可以实现多块控制芯片的多相协同工作,提高驱动负载的能力,非常适用于多相分布式电源管理系统。 同步工作模式的DC/DC变换器需要接收外部时钟信号的控制。外部时钟信号虽然长期稳定性好,但是噪声和相位抖动大,为了克服这一问题,本文提出了一种三阶电荷泵锁相环PLL电路。利用PLL电路短期稳定性高、输出噪声和相位抖动小的特点,对输入的时钟信号进行稳频处理,控制实现DC/DC变换器输出开关节点与输入时钟信号的精确同步。 本文先对锁相环的基本工作原理、实现方式、组成模块进行介绍,再对电荷泵锁相环的基础理论进行了详尽阐述,系统级对锁相环路的环路稳定性、动态特性进行分析。在此基础上,实现了一个三阶电荷泵锁相环的电路设计,主要包括数字鉴相/鉴频器、对称式电荷泵、带隙基准、环路滤波网络和压控振荡器等模块。最后,结合谷值电流模DC/DC变换器的工作原理,将设计的PLL电路放入其控制环路中,实现DC/DC变换器同步模式工作。 本文采用CSMC0.25μm BCD工艺,使用Hspice仿真软件对所设计的PLL电路进行了仿真验证。仿真结果表明,在5-5.3V电源电压下,输入频率在200kHz-2MHz范围内时,PLL可以很好的实现相位和频率的锁定,典型情况下它的锁定时间不超过75μs,周期抖动不超过5ns,整体功耗不超过903μW。同时在系统级,对其控制实现的同步模式DC/DC变换器进行了整体仿真验证,包括PLL锁相特性,同步模式工作特性等。结果显示,所提出的 PLL电路很好的实现了DC/DC变换器输出开关节点和输入时钟信号的同步,达到了预期功能。
DC/DC变换器;PLL电路设计;锁相环;同步模式;电源管理
电子科技大学
硕士
微电子学与固体电子学
贺雅娟
2014
中文
TM463
69
2014-09-17（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）