一种基于原边反馈的高效率AC/DC转换器的设计

发布时间：2024-03-25 21:47

　　信息化的高速发展使人们对电子设备的依赖越来越大,而这些电子设备都离不开电源的支撑。开关电源相对于线性电源具有体积小、效率高、可靠性高的优势,因此应用最为广泛。传统的副边反馈开关电源直接采样输出电压,需光耦合器实现隔离,并配合使用精密稳压源实现精准反馈。而原边反馈则是采用辅助绕组进行反馈,无需精密稳压源和光耦合器以及其他辅助电路,可大大缩小系统的体积,降低成本。近20年原边反馈技术得到快速发展。本文基于对传统原边反馈AC/DC转换器系统的研究,采用合封技术,设计出新型的具有超低待机功耗、更高效率的原边反馈AC/DC控制系统。系统采用的是隔离式单端反激式、PFM调制、电流控制模式的原边反馈开关电源。整个芯片是由控制芯片和一个高压双极型晶体管合封而成。控制芯片采用逐周期电流限制、输入电压变化补偿和恒流控制环路实现高精度恒流输出;采用精确的采样、线损补偿和准谐振技术实现高精度恒压输出。此外还有软起动、低压锁定、过压保护和钳位、过温保护等保护电路。本控制芯片基于CSMC 0.6μm 9V CMOS工艺,完成了版图设计和验证,实现了芯片功能和指标参数。

【文章页数】：77 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 开关电源的出现
    1.2 开关电源芯片的发展趋势
    1.3 原边反馈AC/DC转换器的研究意义
    1.4 论文的主要工作
第二章 开关电源分类及原理分析
    2.1 DC/DC转换器原理
        2.1.1 BUCK变换器
        2.1.2 BOOST变换器
        2.1.3 BUCK-BOOST变换器
    2.2 AC/DC转换器原理
        2.2.1 正激式变换器
        2.2.2 反激式变换器
    2.3 开关电源调制模式
    2.4 控制方式
    2.5 本章小结
第三章 原边反馈AC/DC转换器系统的分析
    3.1 原边反馈AC/DC转换器系统的设计
        3.1.1 传统的原边反馈AC/DC转换器
        3.1.2 高压启动原边反馈AC/DC转换器
        3.1.3 普通工艺实现的低待机功耗高效率原边反馈AC/DC转换器系统
    3.2 设计指标及特点
    3.3 内部框图及工作原理
    3.4 芯片引脚说明
    3.5 控制环路分析
    3.6 本章小结
第四章 模块电路的设计与分析
    4.1 电源模块
        4.1.1 欠压锁定电路设计
        4.1.2 过压保护电路设计
        4.1.3 内部电源产生电路设计
        4.1.4 欠压、过压、内部电源产生电路仿真结果
    4.2 基准电压和偏置电流模块
        4.2.1 带隙基准和偏置电流基本原理
        4.2.2 带隙基准和偏置电流产生电路设计
        4.2.3 带隙基准产生电路仿真结果
        4.2.4 内部参考电压产生电路
    4.3 CC控制模块
        4.3.1 CC控制电路
        4.3.2 峰值电流检测
        4.3.3 前沿消隐电路
        4.3.4 输入电压变化补偿电路
    4.4 CV控制模块
        4.4.1 退磁时间检测电路
        4.4.2 采样电路
        4.4.3 误差放大器电路
        4.4.4 振荡器电路
        4.4.5 恒压控制逻辑电路
        4.4.6 线损补偿电路
    4.5 PFM逻辑电路
    4.6 栅极驱动电路
    4.7 基极驱动电路
    4.8 过温保护
    4.9 本章小结
第五章 整体仿真
    5.1 整体仿真电路
    5.2 系统工作过程
        5.2.1 系统启动
        5.2.2 芯片工作
    5.3 准谐振实现
    5.4 功耗仿真
    5.5 本章总结
第六章 版图设计
    6.1 模拟版图设计技巧
    6.2 寄生参数
    6.3 匹配
    6.4 本芯片版图
    6.5 本章小结
第七章 总结与展望
参考文献
附录1攻读硕士学位期间撰写的论文
附录2攻读硕士学位期间申请的专利
致谢



本文编号：3938887