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一种CMOS绿色节能原边检测AC/DC控制器

来源:论文学术网
时间:2024-08-20 12:09:13
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一种CMOS绿色节能原边检测AC/DC控制器【摘要】:随着电子技术的发展,各种电子系统对低功耗的要求越来越高,其中降低电源待机功耗已成为目前最明确的低功耗指标。目前欧美针对空载时的

【摘要】: 随着电子技术的发展,各种电子系统对低功耗的要求越来越高,其中降低电源待机功耗已成为目前最明确的低功耗指标。目前欧美针对空载时的电源损耗都做出了严格的规定:欧洲经济协会(EEC)专门对不同的额定瓦数下的损耗提出了明确的指标,如在2005年1月1日起,输入功率为15W~50W电源系统的待机功耗必须小于0.5W;美国从2001年7月起就规定政府机构不得购买待机功耗超过1W的电器产品,所以低待机功耗电源转换器已成为电源转换器的设计方向。 本论文设计可用于锂电池充电器和低功率AC/DC电源适配器,内部集成高性能一次侧PWM控制器和高压Power MOSFET功率开关,内置专门针对电池充电设计的恒压恒流(CV-CC)控制技术,频率抖动(Frequency Shuffling)技术。该芯片采用电流模脉宽调制控制方案,大大提高了芯片的电源电压和负载变化的瞬态响应性能,本文还设计了内置软启动电路,避免了启动过程的大电流。当负载电路减小时,系统会自动进入BURST MODE状态来提高系统的效率。另外芯片有欠压保护、过压保护、过流保护等多种功能。 本文所设计的AC/DC转换器使得开关电源系统设计中无需光耦、431和X/Y电容,从而最大程度降低了系统成本,是低功率电源适配器、电池充电器和低干扰电源的最佳选择。 整个电路基于1.0μm 40V CMOS工艺设计,基于Hspice完成了整体电路前仿真验证和后仿真,仿真结果表明,支持85-265V全范围交流电压输入,转换效率大于75%,待机功耗小于150mW,完全达到绿色节能的需要。 【关键词】:AC/DC 脉宽调制 原边检测 CMOS 绿色节能
【学位授予单位】:西安电子科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:TN432
【目录】:
  • 摘要3-4
  • ABSTRACT4-7
  • 第一章 绪论7-11
  • 1.1 国内外关于AC/DC芯片的研究7
  • 1.2 AC/DC芯片的主要特性指标7-8
  • 1.3 本论文的主要工作8-11
  • 第二章 开关电源拓扑结构概述11-21
  • 2.1 非隔离式电路的类型11-12
  • 2.1.1 串联式结构11
  • 2.1.2 并联式结构11-12
  • 2.1.3 极性反转型变换器结构12
  • 2.2 隔离式电路的类型12-15
  • 2.2.1 单端正激式12-13
  • 2.2.2 单端反激式13
  • 2.2.3 推挽式13-14
  • 2.2.4 全桥式14
  • 2.2.5 半桥式14-15
  • 2.3 单端反激式变压器原理15-16
  • 2.4 单端反激式变压器的工作方式16-17
  • 2.5 单端反激变压器的设计17-21
  • 2.5.1 已知参数17
  • 2.5.2 计算17-21
  • 第三章 开关电源的控制方式21-25
  • 3.1 反激式开关电源控制基本原理21-22
  • 3.2 输出直流电压隔离取样反馈外回路22-23
  • 3.3 初级线圈充磁峰值电流取样反馈内回路23-25
  • 第四章 芯片的设计要求及指标25-31
  • 4.1 锂离子电池快速充电技术25-27
  • 4.2 AC/DC的芯片特点及指标27-31
  • 4.2.1 芯片特点27
  • 4.2.2 芯片设计参数指标27-28
  • 4.2.3 芯片的外围电路图28
  • 4.2.4 芯片的引脚及功能描述28-29
  • 4.2.5 变压器的设计29-31
  • 第五章 系统的电路设计31-59
  • 5.1 芯片内部电路原理框图31
  • 5.2 电源保护电路31-35
  • 5.2.1 欠压锁定电路32-33
  • 5.2.2 欠压锁定电路的测试33-35
  • 5.3 电源产生电路35-39
  • 5.3.1 内部电源产生电路35-36
  • 5.3.2 内部带隙基准和偏置电流产生电路36-38
  • 5.3.3 内部基准电压产生电路38-39
  • 5.4 振荡器产生电路39-47
  • 5.4.1 电压比较器39-40
  • 5.4.2 振荡器的工作模式40
  • 5.4.3 锯齿波电路的产生设计40-43
  • 5.4.4 振荡器频率修调电路43
  • 5.4.5 频率抖动电路43-44
  • 5.4.6 振荡器充放电电流设定电路44-47
  • 5.5 软启动电路47-49
  • 5.6 前沿消隐电路49-50
  • 5.7 脉宽调整逻辑控制输出电平转换电路50-51
  • 5.8 输出驱动电路51-53
  • 5.9 误差放大器53-56
  • 5.10 脉宽调制逻辑控制56-59
  • 第六章 芯片整体电路仿真59-63
  • 6.1 触发模式转换时GATE引脚的波形59
  • 6.2 反馈电压控制下的振荡器的频率59-60
  • 6.3 误差放大器输出信号的仿真60
  • 6.4 芯片工作仿真60-63
  • 第七章 芯片测试结果63-67
  • 7.1 芯片主要指标测试63-64
  • 7.2 芯片管脚波形图64-66
  • 7.3 测试结论66-67
  • 结束语67-69
  • 致谢69-71
  • 参考文献71-72


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