作者 / 朱荣华 周健洋 张玉浩 东南大学 电子科学与工程学院(江苏 南京 210096)
*第一届(2016-2017)全国大学生集成电路立异创业大赛全国总决赛模拟集成电路方向一等奖
朱荣华(1992-)，男，硕士生，研讨方向：射频IC电路规划。
摘要：对Buck变换器主电路在CCM作业形式下进行动态小信号剖析，推导状态方程得出小信号模型，并规划PID闭环操控补偿网络确保环路安稳。选用输出电压给操控环路供电的低功耗结构，以及选用加大体系环路带宽的计划来优化输出电压的过冲，完成了输出电压的高速动态调理和操控电路低功耗的规划方针。仿真结果表明，体系带宽到达1.136 MHz，相位裕度为47.49°，而且在600 mA负载电流突变下，电压过冲小于7 mV，呼应时刻小于4 μs，而且功耗降低了一半。
0 导言
跟着电子信息产业的迅猛发展，各种电子设备要求更高效和便携。开关电源以其效率高、体积小等长处，得到广泛应用。为了满意智能手机等移动智能终端产品对呼应速度要求越来越高、电池续航时刻越来越长的需求，高速动态呼应特性和低功耗规划成为下一代移动智能终端的必然趋势。因而研讨降压型 DC/DC 转换器的高速动态呼应和低功耗特性至关重要。
1 体系架构
本体系架构如图1所示，首要包括以下模块：振荡器、锯齿波发生电路、PWM比较器电路、差错放大器模块、LDO电路、死区时刻发生模块、高速高精度电流检测模块、软启动模块、电源切换模块和功率驱动模块。
2 小信号剖析及PID补偿网络
2.1 操控级小信号模型剖析
根本的电压形式操控的buck变换器的电路框图如图2(a)所示，其环路的根本模型包括功率级、具有补偿网络的差错放大器和PWM调制器。图2(b)给出了开关变换器的小信号框图。
2.1.1 输出滤波器
输出滤波器首要包括输出电感和电容。其间电感的直流电阻以及%&&&&&%的等效串联电阻，都必须考虑在建模剖析中。传递函数能够表明为：
其间：
E=Vin (2)
2.1.2 PWM调制器
调制器包括了振荡器、PWM比较器、驱动电路以及功率MOS管。首要是差错放大器的输出与振荡器信号进行比较，发生所需求的占空比信号。传递函数能够表明为：
(5)
2.1.3 开环体系剖析
结合PWM调制器和输出滤波就构成了电压形式的开环体系，传输函数能够表明为：
(6)
2.2 PID补偿网络剖析
参加PID补偿网络后，体系的开环传递函数如下：
(12)
