DC-DC开关电源芯片电路设计

本书基于作者多年电源转换芯片设计的工程经验，从开关电源变换器的基本原理出发，结合工程实例，深入浅出地论述DC-DC开关电源芯片设计所需的知识体系和完整过程，内容涵盖DC-DC开关电源的典型架构、系统建模和仿真方法，系统开环传递函数推导和稳定性补偿方法，以及芯片开发设计的管理流程。

本书既可作为从事开关电源芯片设计人员和电源技术开发者的参考用书，也可以作为集成电路、电气工程、电力电子、电子信息等专业本科生和研究生开展电源设计研究的参考资料。

第1章DC-DC开关电源应用1

1.1开关电源概述1

1.1.1DC-DC开关电源和线性电源的区别1

1.1.2DC-DC开关电源的基本拓扑类型1

1.1.3DC-DC开关电源的调制方式2

1.1.4DC-DC开关电源的设计挑战2

1.2DC-DC开关电源设计3

1.3BUCK开关电源应用4

1.3.1BUCK开关电源工作原理4

1.3.2BUCK开关电源外围应用参数计算6

1.3.3BUCK开关电源功率器件参数计算9

1.4BOOST开关电源应用11

1.4.1BOOST开关电源工作原理11

1.4.2BOOST开关电源外围应用参数计算13

1.4.3BOOST开关电源功率器件参数计算15

1.5BUCK-BOOST开关电源应用17

1.5.1BUCK-BOOST开关电源工作原理17

1.5.2BUCK-BOOST开关电源外围应用参数计算19

1.5.3BUCK-BOOST开关电源功率器件参数计算20

1.6开关电源设计的功率器件参数计算实例21

1.6.13ABUCK开关电源功率器件参数计算22

1.6.2BOOST和BUCK-BOOST开关电源功率器件参数计算25

参考文献26

第2章DC-DC开关电源典型架构27

2.1电压模BUCK典型架构27

2.2电流模典型框架30

2.2.1峰值电流模BUCK控制架构30

2.2.2谷值电流模BUCK控制架构33

2.2.3峰值电流模BOOST控制架构36

2.3COTBUCK典型架构38

2.3.1迟滞控制的BUCK电路架构38

2.3.2电流模COT控制的BUCK电路架构39

2.3.3RB-COT控制的BUCK电路架构42

2.3.4V2COT控制的BUCK电路架构44

2.3.5ACOT控制的BUCK电路架构47

2.43ABUCK电路实例50

2.4.13ABUCK电路控制结构选择50

2.4.23ABUCK电路保护模块及子电路参数设计52

2.4.33ABUCK电路外围电路及器件参数设计55

参考文献57

第3章典型DC-DC开关电源系统模型59

3.1电压模DC-DC系统59

3.2电流模DC-DC系统63

3.2.1峰值电流模BUCKSIMPLIS建模及仿真63

3.2.2谷值电流模SIMPLIS建模及仿真66

3.2.3峰值电流模BOOSTSIMPLIS建模及仿真69

3.3COT控制DC-DC系统72

3.3.1电流模COTSIMPLIS建模及仿真72

3.3.2V2COTSIMPLIS建模及仿真75

3.3.3ACOTSIMPLIS建模及仿真78

3.43ABUCK系统建模与仿真实例81

3.4.1子模块建模及其仿真81

3.4.2主模块建模及其仿真87

3.4.3实例总模块图89

参考文献91

第4章典型DC-DC开关电源环路稳定92

4.1稳定性分析和补偿方法92

4.1.1稳定性判据92

4.1.2相位裕度和品质因数93

4.1.3基于误差放大器的补偿器94

4.2电压模BUCK传递函数及其补偿方法95

4.2.1传递函数推导96

4.2.2伯德图仿真验证96

4.2.3Ⅲ型补偿器的传递函数推导98

4.2.4引入补偿后仿真验证99

4.3电流模DC-DC传递函数及其补偿方法100

4.3.1次谐波振荡与斜坡补偿100

4.3.2峰值电流模BUCK传递函数及其补偿方法102

4.3.3峰值电流模BOOST传递函数及其补偿方法107

4.4COT控制DC-DC环路稳定性110

4.4.1谷值COTBUCK传递函数及其补偿方法110

4.4.2V2CCOTBUCK传递函数及其补偿方法114

4.53ABUCK传递函数实例120

4.5.1传递函数及环路稳定性分析120

4.5.2斜坡补偿122

4.5.3补偿器设计123

参考文献126

第5章开关电源芯片开发流程127

5.1市场调研127

5.1.1主要应用场景127

5.1.2客户分析129

5.1.3主要竞争产品分析130

5.1.4示例133

5.2研发评估134

5.2.1关键参数确定135

5.2.2工艺评估137

5.2.3成本评估139

5.2.4示例141

5.3研发过程管理143

5.3.1规格书定义143

5.3.2系统模块划分与定义145

5.3.3研发评审147

5.3.4样品验证与参数测试149

5.3.5产品量产评审151

5.3.6示例153

参考文献154