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一种单片集成的AC/DC开关电源芯片的设计与实现

作　者: 廉礼
导　师: 李平
学　校: 电子科技大学
专　业: 微电子学与固体电子学
关键词: AC/DC 开关电源 单片集成 软启动 频率抖动
分类号: TN492
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


随着电子科学技术的不断进步和电子产品的迅速普及,电力电子技术在国民经济中的地位和作用越来越突出。一般电子设备不能直接使用交流电(例如市电),所以市电都需要通过AC/DC转换为稳定的直流电压后方能使用。其中单片AC/DC开关电源芯片由于其输出电压精度高、成本低、效率高、可靠性强以及体积小等优点,在交流电压转换为稳定的直流电压中被广泛运用。本课题任务就是设计一款小功率单片集成的离线式AC/DC转换开关电源。该芯片的主要特点是单片集成控制电路与功率MOS管,具有动态自供电功能,无需增加辅助线圈,内部软启动电路防止开启时电流浪涌,频率抖动功能减小EMI干扰,轻载时自动切换为跳周期工作且无音频噪声,同时具有过压保护、过流保护、过载保护以及热关闭等保护功能。本论文首先阐述了开关电源的基本工作原理以及本设计的应用方案和芯片内部结构,然后详细介绍了芯片内部主要电路设计与仿真,包括基准、电压调整器、软启动、振荡器、频率抖动、反馈控制电路以及过温保护,最后介绍了芯片版图设计与总体电路的后仿真结果。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
第一章 绪论  9-16
  1.1 电源技术的发展  9-13
    1.1.1 线性电源  10-11
    1.1.2 分立元件型开关电源  11-12
    1.1.3 集成型开关电源  12-13
  1.2 开关电源发展状况  13-14
    1.2.1 国外开关电源发展状况  13-14
    1.2.2 国内开关电源发展状况  14
  1.3 本文所做工作  14-15
  1.4 本课题的特点  15-16
第二章 开关电源介绍  16-23
  2.1 开关电源工作原理简介  16-17
  2.2 开关电源的调制方式  17-19
    2.2.1 脉冲宽度调制方式  18
    2.2.2 脉冲频率调制方式  18-19
    2.2.3 跳周期调制方式  19
  2.3 开关电源的控制模式  19-23
    2.3.1 电压控制模式  20-21
    2.3.2 电流控制模式  21-23
第三章 芯片应用与内部结构介绍  23-27
  3.1 芯片典型应用  23-25
  3.2 芯片内部结构  25-27
第四章 主要电路设计与仿真  27-57
  4.1 基准电路（Referernce）设计  27-33
    4.1.1 带隙基准理论  28-29
    4.1.2 电流基准理论  29-30
    4.1.3 电路设计  30-32
    4.1.4 仿真结果  32-33
  4.2 电压调整器（Regulator）设计  33-37
    4.2.1 电路设计  34-35
    4.2.2 仿真结果  35-37
  4.3 振荡器（Oscillator）与频率抖动（Freq_Jitter）设计  37-44
    4.3.1 电路设计  38-42
    4.3.2 仿真结果  42-44
  4.4 软启动电路（Soft Start）设计  44-47
    4.4.1 电路设计  45-46
    4.4.2 仿真结果  46-47
  4.5 反馈控制电路（FB Controler）设计  47-51
    4.5.1 电路设计  47-50
    4.5.2 仿真结果  50-51
  4.6 过温保护电路（Thermal Shutdown）设计  51-53
    4.6.1 电路设计  52
    4.6.2 仿真结果  52-53
  4.7 整体电路设计与仿真  53-57
第五章 版图设计与实现  57-66
  5.1 本设计采用的工艺介绍  57-58
  5.2 版图设计与验证  58-60
    5.2.1 版图设计方法  58
    5.2.2 版图设计原则  58-60
  5.3 版图设计  60-66
    5.3.1 基准与过温保护电路版图  61
    5.3.2 偏置与电压调整器电路版图  61-62
    5.3.3 振荡器与频率抖动电路版图  62-63
    5.3.4 软启动电路版图  63-64
    5.3.5 反馈控制电路版图  64
    5.3.6 总体版图  64-66
第六章 总结  66-67
致谢  67-68
参考文献  68-71
作者攻硕期间取得的研究成果  71-72

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 微电子学、集成电路（IC） > 专用集成电路
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