基于BCD工艺的AC/DC电源管理芯片设计

摘要

反激式(Flyback)开关电源(SMPS，Switch Mode Power Supply)具有效率高、功耗低、电路简单、输入输出隔离、成本低等优点。在庞大的开关电源家族中，反激式开关电源是电源适配器、离线式电池充电器，传真等中小功率设备的首选。因此，对反激式AC/DC电源管理芯片(PMIC，Power Management Integrated Circuit)进行研究，具有重要的理论研究意义和实际应用价值。
　　 设计了一款应用于反激开关电源的新颖原边反馈式电源管理芯片(PMIC)。该芯片采用有别于传统模式(PWM、PFM)的调节方法，通过控制功率开关管的关断时间来调节输出功率，即关断调节模式；芯片工作于DCM 模式，具有恒流(CC)、恒压(CV)功能；该电源管理芯片应用辅助绕组感应负载的变化，完成输出电压的调节功能，不需要光耦，简化了应用电路拓扑的复杂度，同时有效的降低了系统成本。
　　 首先对芯片的设计方案和所选用BCD 工艺进行分析，然后对芯片的各主要模块电路进行了分析和设计，进而完成整体电路分析和设计；最后基于MXIC 0.5umBCD(Bipolar-CMOS-DMOS)工艺，完成了芯片的版图设计。
　　 根据Foundry工艺模型参数，采用Spectre对芯片的各模块电路及整体电路进行分析和仿真，应用Virtuso完成芯片版图设计，基于Dracula完成版图物理验证，最后在MXIC成功流片，仿真和测试结果表明，所设计芯片能够可靠有效的工作，其应用电路输出功率可达5W，效率高达80[％]，满足设计要求。从而证明了理论分析的正确性和设计方案的可行性。