研究生: |
林建弘 Lin, Chien-Hung |
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論文名稱: |
應用於升壓轉換器之積體化智能型電源同步整流器設計 Design of Integrated Smart-Power Synchronous Rectifier in Boost Converter |
指導教授: |
黃智方
Huang, Chih-Fang |
口試委員: |
龔正
鄭博泰 |
學位類別: |
碩士 Master |
系所名稱: |
電機資訊學院 - 電子工程研究所 Institute of Electronics Engineering |
論文出版年: | 2012 |
畢業學年度: | 100 |
語文別: | 中文 |
論文頁數: | 56 |
中文關鍵詞: | 升壓轉換器 、同步整流器 、閘極驅動 |
外文關鍵詞: | boost converter, synchronous rectifier, gate driver |
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在切換式轉換器的研究裡,為了達到比較低的導通電壓,可以選擇功率電晶體來取代同步整流器的位置,如此一來,藉由低導通壓降可以有效的降低功率損耗、提升轉換效率。典型使用功率電晶體的切換式轉換器需要供應電源,並且需要設計額外的閘極驅動電路、感測電路來控制電晶體在準確的工作週期間切換。
在這篇論文裡,我們設計了一個智能型電源同步整流器,跟二極體同樣擁有兩個端點,但不需要額外的供應電源、控制電路或是感測電路就能進行自身偏壓、自身切換的動作,並且提供比二極體低的整流導通電壓。
智能型電源同步整流器應用於升壓型切換式轉換器之積體化設計採用TSMC 0.25um 2.5V/5V/12V/40V 1p5m高壓製程製造。量測結果顯示,同樣0.2A的電流下基體二極體的導通壓降為0.83V,而智能型電源同步整流器則擁有0.12V的低導通壓降;輕載時(0.2A)漏電流損耗以及切換損耗佔了較重的比例,重載時(1.9A)則是由導通損耗主導,但對於升壓型轉換器的轉換效率皆在87%以上(0.2A-1.9A),最佳轉換效率則是負載0.6A時達到94.94%。
[1] Chistophe P. Basso, “Switch-Mode Power Supplies Spice Simulations and Practical Designs”
[2] Fairchild AN-6005 Synchronous buck MOSFET loss calculations with Excel model
[3] Fairchild AN-9010 MOSFET Basics
[4] Mohammad R. Hoque and Simon S. Ang, “A CMOS Under-voltage Lockout Circuit,” WCECS 2008, Oct. 22 - 24, 2008.
[5] H. L. Pan, Y. C. Liang, and R. Oruganti, “Design of smart power synchronous rectifier,” IEEE Trans. Power Electron., vol. 14, no. 2, pp. 308–315, Mar. 1999.
[6] C. Y. Lim, Y. C. Liang, G. S. Samudra, and N. Balasubramanian, “A CMOS compatible smart power synchronous rectifier,” in Proc. IEEE Power Electron. Spec. Conf., Korea, pp. 2646–2650, Jun. 2006.
[7] Y. C. Liang, R. Oruganti, and T. B. Oh, “Design considerations of power MOSFET for high frequency synchronous rectification,” IEEE Trans. Power Electron., vol. 10, no. 3, pp. 388–395, May 1995.
[8] C. Y. Lim, Y. C. Liang, G. S. Samudra , and N. Balasubramanian, “A Smart-Power Synchronous Rectifier by CMOS Process,” IEEE Trans. Power Electron., vol. 25, no. 9, Sep. 2010.
[9] W. Eberle, Z. L. Zhang, Y. F. Liu, P. C. Sen, “A Current Source Gate Driver Achieving Switching Loss Savings and Gate Energy Recovery at 1-MHz,” IEEE Trans. Power Electron., vol. 23, no. 2, Mar. 2008.
[10] T. Reiter, D. Polenov, Prö, H. Bstle, H. G. Herzog, “PWM Dead Time Optimization Method for Automotive Multiphase DC/DC-Converters,” IEEE Trans. Power Electron., vol. 25, no. 6, Jun. 2010.
56
[11] Vishay Siliconix Jess Brown, AN-608: Power MOSFET Basics: Understanding Gate Charge and Using It To Assess Switching Performance
[12] Forghani-zadeh, H.P. ; Rincon-Mora, G.A., “Current-sensing techniques for DC-DC converters,” Circuits and Systems, 2002. MWSCAS-2002. The 2002 45th Midwest Symposium on