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低功耗高效率的准谐振控制电路设计

作　者: 叶涛
导　师: 陈跃跃
学　校: 国防科学技术大学
专　业: 软件工程
关键词: 准谐振变换器脉宽调制带隙基准软开关软跳周期无线圈退磁判断
分类号: TN751.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 72次
引　用: 1次
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内容摘要

相对于拥有固定开关频率的传统硬开关转换器,准谐振变换器技术更有吸引力。电源设计人员越来越推崇准谐振变换器的原因就在于当它的电源转换效率得到提升的同时,还具有降低电磁辐射的能力。在大功率场合,开关技术有LLC谐振等方式来实现高效率的电源转换,但在100w以内的电源场合,准谐振电路具有应用电路体积小,性能优越的特点。所以在小功率场合(如笔记本电脑、小屏幕平板电视、便携设备等)将会越来越受到重视。本文的重点就是研究低成本准谐振控制器的设计方法。论文通过分析典型反激式变换器的原理,引出准谐振变换器的基本工作原理。根据基本原理和市场需求,设计了一款准谐振控制芯片FT8401,并详细介绍了电路的实现过程。为了避免在实际运用中芯片会发出人耳听得见的噪声,FT8401进行了频率限制;针对待机功耗的限制,给芯片设计了可人为调节的软可控脉冲功能来降低待机功耗;在芯片内部还集成了过压过温保护电路,能安全及时的处理过压过温情况;并且不需要变压器辅助绕组电压等任何外部信号就能自动检测功率开关管漏极的谷底电压,使电路设计更为简单。利用Cadence软件,采用CMOS工艺(5V、40V)对芯片内部各个模块电路进行了设计、仿真,并对整体应用电路进行了仿真验证。仿真结果表明,该芯片的各项指标均满足设计要求。

全文目录

摘要  10-11
ABSTRACT  11-12
第一章绪论  12-17
  1.1 研究电源管理的重要性  12-13
  1.2 论文研究方向  13-14
  1.3 准谐振控制电路现状  14-15
  1.4 本论文的主要工作以及要达到的目的  15-16
  1.5 论文的组织安排  16-17
第二章准谐振原理及FT8401 芯片系统方案设计要求  17-31
  2.1 谐振电路的定义  17-21
    2.1.1 开关分类  17
    2.1.2 谐振分类  17-18
    2.1.3 反激式开关电源基本电路以及准谐振变换工作原理  18-20
    2.1.4 控制方式与频率特性  20-21
  2.2 提高开关电源待机效率的方法  21-22
    2.2.1 切断启动电阻  21
    2.2.2 降低时钟频率  21-22
    2.2.3 切换工作模式  22
    2.2.4 可控脉冲模式（Burst Mode）  22
  2.3 FT8401 系统设计方案  22-30
    2.3.1 芯片的功能设计要求  23
    2.3.2 芯片的主要引脚功能  23-24
    2.3.3 系统框图及工作原理  24-27
    2.3.4 FT8401 电路特点  27-30
  2.4 本章小结  30-31
第三章 FT8401 准谐振芯片模块设计  31-67
  3.1 FT8401 电路模块划分  31-32
  3.2 FT8401 主要电路模块设计  32-66
    3.2.1 供电模块  32-35
    3.2.2 基准电压产生电路模块  35-38
    3.2.3 偏置电流和过温保护电路  38-39
    3.2.4 振荡器  39-41
    3.2.5 PFC供电模块  41-42
    3.2.6 软启动(Soft Start)和过流保护(OTP)模块  42-46
    3.2.7 PWM比较器、功率限制比较器  46-48
    3.2.8 200μA电流源  48-50
    3.2.9 Soft Burst Mode模块  50-52
    3.2.10 VCC保持模块  52-55
    3.2.11 退磁判断模块  55-57
    3.2.12 补偿模块  57-61
    3.2.13 逻辑控制模块  61-65
    3.2.14 驱动模块  65-66
  3.3 本章小结  66-67
第四章 FT8401 芯片典型应用及整体仿真  67-75
  4.1 芯片典型应用  67
  4.2 芯片整体仿真验证及结果  67-72
    4.2.1 整体功能仿真验证  68-71
    4.2.2 整体性能指标  71-72
  4.3 芯片比较  72-74
    4.3.1 与同类产品的功能比较  72-74
    4.3.2 与同类产品性价的比较  74
  4.4 本章小结  74-75
第五章结束语  75-77
致谢  77-78
参考文献  78-80
作者在学期间取得的学术成果  80

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