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基于BiCMOS技术的AC/DC开关电源管理IC的设计

作　者: 伊廷荣
导　师: 成立
学　校: 江苏大学
专　业: 农业电气化与自动化
关键词: 单片开关电源管理IC BiCMOS技术 PWM控制方式
分类号: TN402
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 189次
引　用: 2次
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内容摘要

单片开关电源自从20世纪90年代中期问世以来,以具有高集成度、高性-价比、最简外围电路、最佳性能指标等特点,显示出强大的生命力,现已成为国际上开发中、小功率开关电源、精密开关电源、专用开关电源及开关电源模块的首选集成电路(IC)芯片,使得开关电源朝着短、小、轻、薄的方向发展。BiCMOS(Bipolar Complementary Metal Oxide Semieonduetor)是一种结合CMOS与双极型器件结构在单一集成电路内的新技术,它兼容了CMOS电路和双极型电路的优点。因此,近年来该技术正日益受到IC业界的关注和高度重视。论文设计了一种单片AC/DC变换型的开关电源管理IC,该电路将脉宽调制器、带隙基准电压源、振荡器、误差放大器、软启动、前沿抑制电路等低压控制电路部分与高压功率管单片集成化,并利用先进的BiCMOS工艺技术,有效的降低了总功耗,提高了AC/DC转换效率,使得单片开关电源IC的性能得到提高。并用HSPICE仿真软件对IC的单元模块进行了反复的仿真试验,并达到了预先设定的指标。该电路的工作方式为脉冲宽度调制方式即PWM方式;电路正常工作温度范围为0℃-78℃;开关频率为130 kHz,输出信号工作的最大占空比为72%,最小占空比为8.5%,转换率可达到87%。文末还对整体电路的工作过程即上电、正常工作、过流保护以及自动重启工作过程进行了分析和仿真,仿真结果表明,该集成电路满足了上述的要求。可适用于中、小功率的开关电源。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-9
第一章绪论  9-15
  1.1 课题研究的意义  9-10
  1.2 开关电源管理集成电路的现状与发展趋势  10-11
  1.3 国内外BiCMOS技术的研究动态  11-14
  1.4 本文研究的主要内容及论文章节安排  14-15
第二章单片开关电源管理芯片的整体结构设计  15-20
  2.1 单片开关电源管理芯片的控制方式  15-16
  2.2 脉冲宽度调制(PWM)的控制方式及工作原理  16-18
  2.3 集成电路的整体结构设计  18-20
第三章 BiCMOS工艺技术与数字逻辑电路  20-31
  3.1 BiCMOS结构及工艺实现  20-22
    3.1.1 BiCMOS的结构  20-21
    3.1.2 BiCMOS工艺实现  21-22
  3.2 BiCMOS反相器的设计  22-24
    3.2.1 基本的BiCMOS反相器  22-23
    3.2.2 标准的BiCMOS反相器  23-24
  3.3 BICMOS逻辑门电路的设计  24-25
  3.5 BiCMOS基本RS触发器的设计  25-27
  3.6 八分频电路的设计  27-31
    3.6.1 BiCMOS D触发器  27-29
    3.6.2 八分频电路的设计  29-31
第四章单片开关电源管理芯片功能电路的设计  31-51
  4.1 带隙基准电压源的设计  31-33
  4.2 误差放大器的设计  33-35
  4.3 锯齿波振荡发生电路的设计  35-38
  4.4 脉宽调制(PWM)电路的设计  38-41
  4.5 过热保护电路的设计  41-45
  4.6 前沿抑制电路的设计  45-46
  4.7 驱动电路的设计  46-48
  4.8 其它功能电路的设计  48-51
第五章 AC\DC开关电源管理IC的分析与仿真  51-64
  5.1 子模块电路的仿真  51-56
  5.2 AC/DC开关电源管理IC的整体电路的分析与仿真  56-64
    5.2.1 上电过程的仿真与分析  57-59
    5.2.2 正常工作过程的分析与仿真  59-60
    5.2.3 过流情况的分析与仿真  60-62
    5.2.4 自动重启过程的分析与仿真  62-64
第六章结论与展望  64-66
  6.1 结论  64-65
  6.2 展望  65-66
致谢  66-67
参考文献  67-71
附录  71-72
攻读硕士研究生期间发表的论文  72

基于BiCMOS技术的AC/DC开关电源管理IC的设计

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