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多工作模式离线式开关IC的研究与设计

作　者: 钟博
导　师: 张波
学　校: 电子科技大学
专　业: 微电子学与固体电子学
关键词: 多工作模式离线式 AC/DC Flyback
分类号: TN402
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

电源为电子设备提供动力,是电子设备正常工作的基础。近年来,电子设备越来越小且成本越来越低,这都对电源提出了更高的要求。电源开始向轻、薄、高效率等方向发展。离线反激式变换器以其易于实现、允许较宽的输入电压和低成本等优点,而广泛地应用于手机充电器、笔记本适配器和显示器。本课题涉及一款多模式离线式开关IC的设计。该芯片以经济而高效地方式集成了700V的功率MOSFET、多工作模式的PWM控制器、高压电流源、振荡器以及各种保护电路。本文的主要内容如下:(1)分析反激变换器的工作原理,并介绍了常用的PWM控制技术、调制模式以及隔离技术,为本次设计提供理论支持。(2)设计和仿真了各个子模块,并对多工作模式的实现进行分析和研究。(3)采用3μm的BCD工艺库,利用HSPICE仿真软件对电路进行整体仿真验证。(4)对芯片的多工作模式特性进行实片测试,以此验证芯片设计的正确性。本次设计,主要对电路的子模块进行了仿真和设计,并对多工作模式的切换进行分析和研究。通过电路的整体仿真和实片测试,证明芯片多工作模式的特性能很好地实现,也验证了电路设计的成功。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
第一章前言  9-12
  1.1 开关电源的工作原理  9-10
  1.2 开关电源的发展方向  10
  1.3 课题目标  10-11
  1.4 主要工作  11-12
第二章设计原理的介绍  12-27
  2.1 反激变换器的工作原理  12-17
    2.1.1 连续模式下的工作原理  13-16
    2.1.2 不连续模式下的工作原理  16-17
  2.2 PWM 控制技术  17-19
    2.2.1 电压模式控制技术  17-19
    2.2.2 电流模式控制技术  19
  2.3 调制模式  19-21
    2.3.1 PWM 调制模式  19-20
    2.3.2 PFM 调制模式  20
    2.3.3 PSM 调制方式  20-21
  2.4 隔离技术  21-22
    2.4.1 变压器隔离  21-22
    2.4.2 光耦合器隔离  22
  2.5 电路整体结构  22-27
    2.5.1 芯片引脚说明  23
    2.5.2 子模块功能简介  23-25
    2.5.3 整体电路的工作原理  25-27
第三章子模块的设计与仿真  27-55
  3.1 带隙基准源模块  27-35
    3.1.1 带隙基准源的原理与设计  27-32
    3.1.2 启动电路的工作原理  32-33
    3.1.3 带隙基准模块的电路仿真  33-35
  3.2 具有频率抖动功能的振荡器模块  35-49
    3.2.1 JITTER 模块的工作原理和仿真  36-39
    3.2.2 OSCILLATOR 模块的工作原理和仿真  39-49
  3.3 电流限模块  49-55
    3.3.1 电流限的工作原理  49-51
    3.3.2 CL_VREF 和LEB 的工作原理  51-52
    3.3.3 电流限的仿真  52-55
第四章多工作模式的实现  55-65
  4.1 PWM 调制  55-65
    4.1.1 全频PWM 调制模式  56-58
    4.1.2 PFM 调制模式  58-60
    4.1.3 低频PWM 调制模式  60-62
    4.1.4 PSM 调制模式  62-65
第五章电路的整体仿真  65-70
  5.1 芯片启动  65-66
  5.2 稳态工作  66-68
    5.2.1 重载情况  66-67
    5.2.2 中载情况  67-68
    5.2.3 轻载情况  68
  5.3 自动重启  68-70
第六章芯片的测试  70-75
  6.1 测试PCB 板和仪器  70-71
  6.2 测试波形  71-75
    6.2.1 不同负载下的测试波形  71-73
    6.2.2 PWM 增益的测试波形  73-74
    6.2.3 自动重启的测试波形  74-75
第七章结论  75-76
致谢  76-77
参考文献  77-79
攻读硕士学位期间取得的研究成果  79-80

多工作模式离线式开关IC的研究与设计

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