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同相Buck-Boost变换器能够将宽输入电压适时地进行升压或者降压,得到稳定的输出电压。但是这种变换器要求四个功率管工作,会产生额外的功率管损耗,效率降低,而在模式切换过程中输出电压纹波较大,严重时会导致系统不稳定。该变换器的控制方法一般是基于平滑的模式切换和效率的提升这两方面进行研究。 本文针对锂电池供电,LED负载的背景下来研究同相Buck-Boost变换器的控制方法:在锂电池宽电压的输入(2.7V-5V)下,使用自动调零的误差放大器放大误差信号,采取两个交叠的斜坡和误差信号比较,并且通过驱动信号的占空比确定工作模式,高精度、高效率、恒流地驱动LED。输出电流能够在100mA至1A下调节。 文章主要论述了: (1)同相Buck-Boost变换器的基本工作原理。介绍和比较了国内外关于同相Buck-Boost变换器的历史和进展,并且在此基础上提出了一种简单可靠的控制方法。 (2)升降压中的效率和稳定性。减小模式切换过程中输出电压的跳变和电感电流的跳变,并尽可能降低四个功率管工作的开关时间,提高系统的稳定性和效率。 (3)误差放大器的失配和闪烁噪声对输出电流校准的影响。误差放大器采用自动调零技术,采样和补偿失输入失调电压和闪烁噪声,提高了LED输出电流的精度。 (4)关键模块的电路实现和仿真,如带隙基准电路,低压锁定电路,振荡器和斜坡信号产生电路,驱动电路,片上功率管和一些保护电路。 (5)基于Spectre仿真器和PCB上的整体测试结果,并且分析板级电路的测试结果,找到结果中不理想的原因。 本文基于Maxchip0.18-μm6V/12V的工艺设计电路仿真并流片测试,实验结果表明,在输出电流为150mA,输入电压为5V时,效率为94.6%;输出电流纹波低于30mA;电流精度高于1.5%。