一种低功耗电流模式开关电源电路的研究

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BCD工艺，用CadenceEDA中的Composer包及Spectre仿真工具，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70KHz，输出信号的最大占空比为75％。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以及能在电感峰值电流过高关断调整管的功率限制，降低了系统的功耗。 文中首先分析了反激变换拓扑及电流模式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、LDO、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。本论文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，仿真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。

目录

文摘

英文文摘

独创性声明及关于论文使用授权的说明

第一章引言

1.1开关电源国内外市场及应用情况

1.2功率集成电路简介

1.3开关电源的发展

1.4本论文所做的工作

第二章开关电源的原理介绍

2.1开关电源基本拓扑

2.1.1 BUCK拓扑结构

2.1.2 BOOST拓扑结构

2.1.3反激变换器拓扑结构

2.2 PWM控制方法

2.2.1电压模式控制方法

2.2.2峰值电流模式控制PWM

2.2.3其他控制方法

2.3控制方法简介

2.3.1 PWM控制

2.3.2 PFM控制

2.3.3 PFM和PWM混合控制

第三章论文中开关电源芯片的设计

3.1系统工作原理

3.2欠压锁定(UVLO)模块

3.3偏置电流模块

3.4内部电源LDO模块

3.4.1 LDO模块电路设计

3.4.2 LDO中运放的设计

3.5 FB反馈电流

3.6电流基准模块

3.6.1电流基准中低压cascode电流镜的设计

3.6.2电流基准中运放的设计

3.7振荡器

3.8绿色模式

3.9电流转电压模块

3.10斜坡补偿

3.10.1斜坡补偿原理

3.10.2斜坡补偿电路设计

3.11功率限制模块

3.11.1功率限制的基本原理

3.11.2功率限制的电路设计

3.12前沿消隐模块

3.13逻辑控制模块

3.14过压保护模块

3.15整体电路主要功能的仿真

3.15.1脉宽调制模块

3.15.2正常工作与绿色模式情况的分析与仿真

第四章总结与展望

4.1本论文的开关电源控制芯片的总结

4.2开关电源芯片的展望

致谢

参考文献

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