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基于AC/DC开关电源芯片的设计

作　者: 蔡元
导　师: 张涛
学　校: 武汉科技大学
专　业: 电路与系统
关键词: 开关电源反激式恒流/恒压交流采样频率抖动
分类号: TN86
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

在当今生活中，电子设备的应用越来越广泛，而电源是电子设备中不可缺少的一部分，无论是日常生活如手机、充电器等，还是教育教学如激光笔、话筒等，甚至航空航天领域内，都会有电源提供稳定可靠的能量，电能的变换技术在目前已得到了广泛应用。本文是以导师的研究课题为背景而进行研究设计的。本文首先介绍了开关电源(SMPS)的相关背景与发展状况，使之对开关电源的发展有基本的认识；然后介绍了开关电源的基本原理和基本拓扑，其中，着重介绍了反激式开关电源的拓扑结构，为后面的电路设计提供理论基础；再介绍了本芯片的设计要求和设计框图，并给出了各模块电路和仿真结果；最后搭建了系统平台，对芯片进行了测试。本芯片采用的是电流型PWM控制方式，恒流/恒压的工作模式，在很大程度上提高了系统的响应速度和效率。本芯片在误差放大器的前端加入了交流采样模块，并省去了外部的TL431和光耦，大大节省了成本。同时，振荡器内加入了频率抖动模块，降低了EMI。本芯片内置了各种控制、调节与保护电路，在反激式原边小功率AC/DC开关电源领域中有广泛的应用。本芯片采用华虹的1um40V的高压库工艺，在Cadence仿真软件上实现了各模块的仿真验证。仿真结果表明，本文设计的电路结构与参数均已达到设计指标。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
第一章引言  8-11
  1.1 开关电源及其分类  8-9
    1.1.1 什么是开关电源  8
    1.1.2 开关电源的分类  8-9
  1.2 开关电源的发展历程  9
  1.3 开关电源的发展趋势  9-10
  1.4 论文的主要工作  10-11
第二章开关电源的基本理论  11-29
  2.1 开关电源的基本原理  11-12
  2.2 开关电源电路构成的特征  12
  2.3 开关电源的拓扑结构  12-25
    2.3.1 Buck 变换器  12-14
    2.3.2 Boost 变换器  14-16
    2.3.3 Buck-Boost 变换器  16
    2.3.4 正激变换器  16-18
    2.3.5 推挽变换器  18-19
    2.3.6 半桥变换器  19-20
    2.3.7 全桥变换器  20-21
    2.3.8 反激变换器  21-25
  2.4 开关电源的控制方式  25-28
    2.4.1 PWM 方式  26-27
    2.4.2 PFM 方式  27-28
    2.4.3 PSM 方式  28
  2.5 小结  28-29
第三章单片 AC/DC 开关电源芯片的设计  29-55
  3.1 系统设计要求  29
  3.2 芯片的内部结构与工作原理  29-30
  3.3 模块电路的设计与仿真  30-54
    3.3.1 带隙基准源电路  31-35
    3.3.2 采样与采样控制电路  35-38
    3.3.3 误差放大器  38-42
    3.3.4 振荡器  42-44
    3.3.5 频率抖动  44-45
    3.3.6 PWM 逻辑产生  45-47
    3.3.7 门驱动  47-49
    3.3.8 内电源产生  49-50
    3.3.9 前沿消隐  50-51
    3.3.10 欠压锁定  51-52
    3.3.11 过压保护  52-54
  3.4 小结  54-55
第四章系统的搭建与测试  55-58
  4.1 系统的工作原理  55-56
  4.2 测试结果  56-57
  4.3 小结  57-58
结束语  58-59
参考文献  59-62
致谢  62-63
详细中英文摘要  63-67

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