基于BiCMOS技术的AC/DC开关电源管理IC的设计

摘要

单片开关电源自从20世纪90年代中期问世以来，以具有高集成度、高性一价比、最简外围电路、最佳性能指标等特点，显示出强大的生命力，现已成为国际上开发中、小功率开关电源、精密开关电源、专用开关电源及开关电源模块的首选集成电路(IC)芯片，使得开关电源朝着短、小、轻、薄的方向发展。 BiCMOS(Bipolar Complementary Metal Oxide Semieonduetor)是一种结合CMOS与双极型器件结构在单一集成电路内的新技术，它兼容了CMOS电路和双极型电路的优点。因此，近年来该技术正日益受到IC业界的关注和高度重视。 论文设计了一种单片AC/DC变换型的开关电源管理IC，该电路将脉宽调制器、带隙基准电压源、振荡器、误差放大器、软启动、前沿抑制电路等低压控制电路部分与高压功率管单片集成化，并利用先进的BiCMOS工艺技术，有效的降低了总功耗，提高了AC/DC转换效率，使得单片开关电源IC的性能得到提高。并用HSPICE仿真软件对IC的单元模块进行了反复的仿真试验，并达到了预先设定的指标。该电路的工作方式为脉冲宽度调制方式即PWM方式；电路正常工作温度范围为0℃～78℃；开关频率为130 kHz，输出信号工作的最大占空比为72％，最小占空比为8.5％，转换率可达到87％。 文末还对整体电路的工作过程即上电、正常工作、过流保护以及自动重启工作过程进行了分析和仿真，仿真结果表明，该集成电路满足了上述的要求。可适用于中、小功率的开关电源。

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文摘

英文文摘

声明

第一章绪 论

1.1课题的研究的意义

1.2开关电源管理集成电路的现状与发展趋势

1.3 国内外BiCMOS技术的研究动态

1.4本文研究的主要内容及论文章节安排

第二章 单片开关电源管理芯片的整体结构设计

2.1 单片开关电源管理芯片的控制方式

2.2脉冲宽度调制(PWM)的控制方式及工作原理

2.3集成电路的整体结构设计

第三章 BiCMOS工艺技术与数字逻辑电路

3.1 BiCMOS结构及工艺实现

3.1.1 BiCMOS的结构

3.1.2 BiCMOS工艺的实现

3.2 BiCMOS反相器的设计

3.2.1基本的BiCMOS反相器

3.2.2标准的BiCMOS反相器

3.3 BiCMOS逻辑门电路的设计

3.5 BiCMOS基本RS触发器的设计

3.6八分频电路的设计

3.6.1 BiCMOSD触发器

3.6.2八分频电路的设计

第四章 单片开关电源管理芯片功能电路的设计

4.1 带隙基准电压源的设计

4.2误差放大器的设计

4.3锯齿波振荡发生电路的设计

4.4脉宽调制(PWM)电路的设计

4.5 过热保护电路的设计

4.6前沿抑制电路的设计

4.7驱动电路的设计

4.8 其它功能电路的没计

第五章 AC/DC开关电源管理IC的分析与仿真

5.1 子模块电路的仿真

5.2 AC／DC开关电源管理IC的整体电路的分析与仿真

5.2.1 上电过程的仿真与分析

5.2.2正常工作过程的分析与仿真

5.2.3过流情况的分析与仿真

5.2.4 自动重启过程的分析与仿真

第六章结论与展望

6.1 结论

6.2展望

致谢

参考文献

附录 0.6μm BiCMOS工艺晶体管模型参数

攻读硕士研究生期间发表的论文