基于高压CMOS工艺的高效节能反激PWM控制器关键电路

【摘要】： 单片开关电源以其低损耗、高效率及电路简洁等显著优点而受到人们青睐，并广泛应用于计算机、电子设备、仪器仪表、通信设备及家用电器产品中。电子设备的小型和低成本化使电源向轻、薄、小和高效率方向发展。 本论文基于SinoMOS1μm40V CMOS工艺，用Cadence EDA工具，设计了一种反激式AC/DC开关电源控制芯片。该集成电路采用电流模式PWM控制，正常的工作频率为50kHZ,Burst Mode下输出频率为22kHZ，输出信号的最大占空比为80%。该控制芯片具有能在轻负载情况下自动降低频率的绿色模式，降低了系统的功耗。文中首先分析了反激变换拓扑及脉宽调制控制方法的工作原理，然后根据设计要求完成了AC/DC开关电源管理集成电路整体结构的设计，同时结合实际应用电路阐述了其工作原理。本文第三章对集成电路内各个模块包括欠压保护、电流偏置、振荡器、绿色模式、斜坡补偿、功率限制、脉宽调制、过压保护、前沿消隐、逻辑控制电路等进行了设计与仿真，且达到了预定的设计目标。对整体电路的工作过程，即正常工作、轻负载绿色模式过程等进行了仿真与分析。 芯片流片成功，测试结果表明该集成电路满足设计要求。 文中最后对该集成电路进行了总结并介绍了开关电源的发展动态。 【关键词】：开关电源 反激变换器 绿色模式 脉宽调制 关键电路
【学位授予单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：TN432
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 第一章 引言9-13
• 1.1 开关电源及其稳定性的概述9-12
• 1.1.1 稳定性的定义10-11
• 1.1.2 影响稳定性的因素11
• 1.1.3 开关电源的电气稳定性设计11-12
• 1.2 论文的主要工作和章节安排12-13
• 第二章 开关电源设计基本原理13-35
• 2.1 反激变换器的设计13-16
• 2.1.1 电磁能量存储与转化14-15
• 2.1.2 工作方式的进一步说明15-16
• 2.2 脉宽调制技术(PWM)16-23
• 2.2.1 按占空比的实现方式分类19-23
• 2.2.2 按控制电路的采样变量分类23
• 2.3 电压型控制方法23-26
• 2.3.1 电压型定频控制的原理23-25
• 2.3.2 电压型定频控制的特点25-26
• 2.4 电流控制方法26-29
• 2.4.1 电流型定频控制的工作原理27-28
• 2.4.2 电流型定频控制的优、缺点28-29
• 2.5 解决轻载问题的原理和方法29-35
• 2.5.1 解决轻载问题方法的原理29
• 2.5.2 解决轻载问题方法分类29-30
• 2.5.3 检测电感电流的工作模式30-32
• 2.5.4 PWM控制方式下的轻载问题解决32-34
• 2.5.5 混合调制下的轻载问题解决34-35
• 第三章 芯片内部各电路模块35-67
• 3.1 芯片介绍35-38
• 3.1.1 芯片的典型应用电路35-36
• 3.1.2 芯片的封装36-38
• 3.2 芯片内部模块电路的设计与仿真38-60
• 3.2.1 内部电源产生电路38-39
• 3.2.2 内部带隙基准和偏置电流产生电路39-41
• 3.2.3 内部基准电压产生电路41-42
• 3.2.4 OSC产生电路42-43
• 3.2.5 频率抖动43-45
• 3.2.6 Burst Mode轻载问题的解决45-47
• 3.2.7 欠压锁定(UVLO)、过压保护(OVP)控制信号产生电路47-49
• 3.2.8 软启动电路49-51
• 3.2.9 过载保护电路(OLP)51-52
• 3.2.10 斜坡补偿52-56
• 3.2.11 过流保护电路56-57
• 3.2.12 PWM输出驱动电路57-60
• 3.3 整体测试结果与分析60-67
• 第四章 总结与展望67-69
• 4.1 总结67
• 4.2 开关电源芯片的展望67-69
• 致谢69-71
• 参考文献71-74

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