《基於DVS的高效動態電壓變換器集成設計理論與方法》是依託西安交通大學，由耿莉擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：基於DVS的高效動態電壓變換器集成設計理論與方法
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：耿莉
- 依託單位：西安交通大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
系統電源管理的動態電壓調整（DVS）技術對高性能嵌入式DC-DC變換器提出了迫切的要求。本項目藉助電力電子學的電路分析手段、積體電路設計及系統控制相關理論，建立理論模型，解決DVS技術帶來的變換器的電壓建立、電壓轉換等新問題，從理論上深入探索變換器的結構、電路參數和集成開關器件參數的設計方法及新穎控制策略，獲得基於DVS的動態可變電壓變換器設計理論，獲得高效、寬輸入、輸出電壓及負載範圍的開關DC-DC變換器的集成設計方法，研究系統的電源管理與嵌入式變換器的協調設計問題，實現性能趨於完善的、高效的可升、降壓單電路實現的新型集成開關DC-DC變換器單元。此項研究目前在國內外尚處於起步階段，新理論、新方法亟待探索和研究，是十分有意義的、前瞻性的工作。基於DVS技術的嵌入式開關DC-DC變換器具有輸出靈活、性能最佳化及開關控制組合豐富的本質優勢，在低壓、低功耗系統集成中有著廣闊的發展和套用前景。
結題摘要
動態電壓調整（DVS）技術對高性能嵌入式DC-DC 變換器提出了迫切的要求。本項目緊密圍繞套用於DVS系統的開關DC-DC變換器的關鍵問題開展了研究與設計工作，在寬電壓轉換的多模式控制、效率最佳化及瞬態回響提高方面做了一些創新性的工作。在傳統的四開關Buck-Boost變換器中增加LDO模式，以提高轉換效率；設計了新型的流水線算法ADC和分時復用延遲鏈DPWM，用於變換器的數模混合控制；套用狀態曲線分析法，從理論上分析了變換器的固有回響速度問題，設計了新穎的瞬態回響增強電路，提高了變換器瞬態回響速度；提出了用於提高變換器輕載效率的新型柵壓擺幅調整及非均勻柵寬調整技術，減小了功率開關管的開關損耗，使其更適合工作於高頻下，從而提高了變換器的集成度；設計了變換器高頻工作下的零電流檢測電路，進一步減小了變換器的損耗；將跳頻技術套用於開關變換器中，既可以提高輕載效率，同時也可以避免變頻控制的EMI干擾問題；還設計了適用於DVS系統的數字控制DC-DC變換器，其中的視窗ADC和DPWM控制器都涉及新穎的設計。套用上述研究結果，完成了4款DC-DC變換器的設計，並進行了流片實驗。基於DVS 技術的嵌入式開關DC-DC 變換器具有輸出靈活、性能最佳化及開關控制組合豐富的本質優勢，在低壓、低功耗系統集成中有著廣闊的發展和套用前景。研究成果可套用於SoC IP 核庫單元和諸多相關技術領域，有助於減輕功耗對集成度約束，從而推動我國IC 水平的縱深發展。
