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单片开关电源的研究

作　者: 杨仕伟
导　师: 杨健
学　校: 贵州大学
专　业: 微电子学与固体电子学
关键词: 开关电源 PWM工作方式单片集成电路功能仿真
分类号: TN86
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

随着电子技术的发展,电子系统的应用领域越来越广泛,电子设备的种类也越来越多,对电源的要求更加灵活多样。电子设备的小型化和低成本化使电源以轻、薄、小和高效率为发展方向。单片开关电源是开关电源专用集成电路,他将脉宽调制电路与高压MOSFET开关管及驱动电路等集成在一起,具备完善的保护功能。使用该芯片设计的小功率开关电源,可大大减少外围电路,降低成本,提高可靠性。现在一般应用的串联调整稳压电源,是连续控制的线性稳压电源,这种传统的串联稳压器,调整管总是工作在放大区,流过的电流是连续的,这种稳压器的缺点是承受过载和短路的能力差、效率低。本文介绍了开关电源的基本构成以及开关电源的核心部分,研究了一种新型的PWM脉冲宽度调制开关电源电路,它具有电路较简单,组成元件较少,功耗低,转换损失低,应用广泛等特点。文中,作者首先介绍了PWM的工作方式,然后按照超大规模集成电路设计方法,设计了电路的整体框架和各部分子模块,对各子模块进行了功能仿真。分析了单片开关电源的特性和工作原理,对系统中振荡器电路、基准电压源电路、保护电路、PWM比较器电路、误差放大器电路、SCHMITT触发器电路、八分频电路等几个部分进行了详细的分析,并按照指标要求,进行了实际参数值计算、器件的选取与电路设计;最后,给出了该电源输出实验波形及整体性能分析;实验证明:该开关稳压电源效率高、纹波小、输出电压稳定,性能优良,此电源具有低成本、高效率、小尺寸、全密封式的特点,适合于仪器仪表的控制用电。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-7
第一章引言  7-14
  1.1 管理IC在开关电源中的应用和发展现状  8
  1.2 开关电源的发展趋势  8-14
    1.2.1 开关电源的发展历史  9
    1.2.2 电源管理芯片简介  9-10
    1.2.3 单片开关电源的发展趋势  10-11
    1.2.4 研究单片开关电源的意义  11-12
    1.2.5 单片开关电源在电源中的应用  12-14
第二章开关电源控制方式介绍  14-25
  2.1 开关电源控制方式  14-16
  2.2 开关电源的控制模式  16-22
    2.2.1 电压控制模式  17-18
    2.2.2 峰值电流控制模式  18-21
    2.2.3 平均电流控制模式  21-22
  2.3 脉宽调制式开关电源的基本原理  22-24
  2.4 集成PWM控制器原理  24-25
第三章整体电路设计  25-32
  3.1 集成电路设计流程介绍  25-26
  3.2 电路的整体结构和工作过程分析  26-32
第四章电路主要子模块的分析与仿真  32-63
  4.1 振荡器  32-34
  4.2 前沿消隐与过流保护电路  34-36
  4.3 基准电压源  36-41
  4.4 过热保护电路  41-42
  4.5 PWM比较器电路  42-45
  4.6 误差放大器电路  45-48
  4.7 上电复位电路  48-49
  4.8 欠压检测电路  49-50
  4.9 SCHMITT触发器电路  50-53
  4.10 八分频器电路  53-57
  4.11 驱动电路  57-59
  4.12 高压电流源  59-61
  4.13 整体电路与仿真  61-63
第五章结论  63-65
致谢  65-66
参考文献  66-69
附录  69-70

单片开关电源的研究

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