一种带线电压前馈AC/DC芯片的研究与设计

摘要

开关电源与传统的线性电源相比，具有体积小、效率高、输出稳定且不需要笨重的工频变压器的优点，已逐渐发展为稳定电源的主流。开关电源中的AC/DC芯片因为可以方便地直接接入交流市电而备受关注，但这需要在单片上集成高压MOSFET，它将对工艺提出更高的要求。
　　本文研究设计了一种带线电压前馈的多模式控制的AC/DC开关电源，它以经济高效的方式将一个700V的功率MOSFET、高压开关电流源、PWM控制器、振荡器、热关断保护电路、故障保护电路及其他控制电路集成在一个单片器件内。该电源管理芯片可广泛应用于各种便携式电子产品的电源适配器中。该芯片的创新点是引入了多功能引脚，通过该引脚可以引入前馈，使系统的动态响应快、效率高。
　　本文首先给出了本芯片的关键设计指标，阐述了反激式光耦合反馈的拓扑结构、反馈方式和芯片的整体工作原理。在整体电路的基础上完成了三个子电路的设计，包括基准电路和补偿电路、线电压模块、频率抖动电路。在详细分析子电路工作原理的基础上，运用HSPICE仿真软件对子电路进行了功能验证和参数仿真。为了方便改版，对偏置电流和振荡器充放电电流进行了trimming设计。
　　本文在整体仿真后进行了版图和流片，流片采用的与合作方联合开发的BCD工艺，流片后测试各主要指标均达到要求并在实验中取得良好的效果，证明了本设计的正确性，达到了预期的指标。