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AC-DC反激变换器副边同步整流控制芯片的设计

作　者: 高超
导　师: 李文宏；朱亚江
学　校: 复旦大学
专　业: 集成电路工程
关键词: AC-DC 同步整流芯片绿色电源高速比较器
分类号: TM46
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 159次
引　用: 1次
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内容摘要

随着全球电子市场的迅速发展,未来对电源管理类的芯片需求越来越大。而且目前全球都面临能源急缺的问题,所以提出“绿色”电源设计的口号。因此,电源管理芯片的发展趋势是绿色,环保,节能,需要设计功率损耗小,系统效率高的芯片,而且价格还要便宜,这对芯片设计人员来说是一个挑战与机遇。。电源管理类的芯片拓扑结构有好多种,AC-DC变换器常用的拓扑结构是反激式变换器,它的优点是元件少、可以做全电压输入。对于电源的技术发展趋势而言,很重要的就是需要采取整体途径来提升电源的工作效率(其中轻载状态的工作效率越来越受重视)、降低待机能耗和改善功率因数,从而满足世界各地不断涌现的各种新兴能效规范标准的要求,也就是现在所提倡的绿色开关电源。此外,产品的小型化也很重要,以适应消费者对纤薄产品不断增长的需求。未来电源芯片的发展趋势是低电压、大电流。电源系统功率损耗的重要因素是由于电源整流器件的开关损耗以及功率开关管导通压降损耗。在以往的副边整流电路中,采用的是肖特基二极管。对于低压大电流德系统应用上二极管的损耗已成为提高系统效率的瓶颈。为了提高效率降低损耗,采用同步整流技术已成为低电压、大电流电源模块的一种必然手段。同步整流技术是开关电源领域近年来研究的新技术,也依赖于现今工艺的发展,功率MOSFET的导通电阻可以做得越来越小,使得功率损耗大大下降。传统的反激变换器副边同步整流技术中,副边的开关信号依赖于原边的开关信号,这样系统比较复杂,本文在研究传统副边同步整流技术的基础上,研究了副边独立同步整流技术,从而使整个控制芯片做的简单实用,并且可以应用到各种开关电源拓扑结构中,极大的增加了经济效益。本论文主要研究设计了一款AC-DC反激变换器副边同步整流控制芯片,采用BCD1d2um高压工艺,使整个系统效率提高。整个系统为5V,1A输出,输入电压范围为85VAC-265VAC,可以比二极管同步整流电路效率提高1-5%左右,符合绿色电源发展趋势。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-6
第一章引言  6-8
  1.1 该课题的实用价值  6
  1.2 本研究主题所面临的问题  6-7
  1.3 本文所作的主要工作  7-8
第二章 AC-DC变换器的基本原理  8-15
  2.1 开关电源的基本拓扑结构  8-14
    2.1.1 简介  8
    2.1.2 buck型  8-11
    2.1.3 boost型  11-12
    2.1.4 正激变换器  12-13
    2.1.5 反激变换器  13-14
  2.2 AC-DC变换器的基本控制模式  14-15
第三章本文设计的同步整流控制芯片原理与架构  15-24
  3.1 MOSFET功率管损耗分析  15-18
  3.2 芯片的基本原理  18-21
  3.3 芯片的整体架构  21-24
第四章芯片内部电路设计与仿真  24-63
  4.1 高速比较器模块  24-39
    4.1.1 比较器的基本原理  24-27
    4.1.2 高速比较器的设计与仿真  27-39
  4.2 关断比较器模块  39-45
  4.3 基准源模块  45-52
  4.4 振荡器模块  52-54
  4.5 保护电路模块  54-57
  4.6 驱动模块  57-58
  4.7 逻辑模块  58-59
  4.8 系统仿真  59-63
第五章工艺与版图实现  63-69
  5.1 1d2um BCD工艺简介  63
  5.2 版图设计的基本原则  63-66
    5.2.1 电阻匹配的基本规则  63-64
    5.2.2 电容匹配的基本规则  64
    5.2.3 MOS晶体管匹配的基本规则  64-66
  5.3 主要模块电路的版图  66-69
    5.3.1 高速比较器  66
    5.3.2 迟滞比较器  66-67
    5.3.3 振荡器  67
    5.3.4 基准电路  67-68
    5.3.5 逻辑电路  68
    5.3.6 功率管  68-69
第六章总结与展望  69-70
参考文献  70-72
致谢  72-73

AC-DC反激变换器副边同步整流控制芯片的设计

内容摘要

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