一種采用跨周期調(diào)制模式的單片開關(guān)電源的設(shè)計(jì).pdf

1、單片開關(guān)電源具有高效率、高集成度、高性價(jià)比、體積小、重量輕、性能好和外圍電路簡單等特點(diǎn)。現(xiàn)已成為開發(fā)電源設(shè)備的首選設(shè)計(jì)方案，具有廣闊的市場價(jià)值。 本論文研究課題來源于國家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目單片功率系統(tǒng)集成電路(PSoC)的研究(編號：60436030)。論文研究了一種作為PSoC原型電路的四端單片開關(guān)電源電路，此電路采用新型的跨周期調(diào)制模式，與傳統(tǒng)的脈寬調(diào)制模式相比，提高了輕負(fù)載下的工作效率；整體控制回路采用電流峰值控制模式。

2、內(nèi)部集成低壓控制電路和耐壓600V的高壓LDMOS，最大輸出電流可達(dá)250mA；此單片開關(guān)電源輸出功率小于9W，外圍拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可采用反激式結(jié)構(gòu)。此開關(guān)電源電路擬采用自主設(shè)計(jì)的BCD(Bipolar、CMOS、DMOS)工藝，可在P型單晶襯底上將低壓控制電路和高壓LDMOS功率器件集成在同一芯片上，并預(yù)備在中電24所流片。 論文著重介紹了該單片開關(guān)電源電路中部分子模塊：基準(zhǔn)源電路、電流極限比較器電路、電流極限狀態(tài)機(jī)電路、前沿閉鎖電路

3、和調(diào)節(jié)電路?；鶞?zhǔn)源電路采用三管能隙結(jié)構(gòu)，電壓、電流基準(zhǔn)溫度系數(shù)分別為18ppm/℃和36.2ppm/℃；電流極限比較器和電流極限狀態(tài)機(jī)電路相結(jié)合，避免了變壓器產(chǎn)生的音頻噪聲；前沿閉鎖電路消除了功率LDMOS管開啟時(shí)產(chǎn)生的誤關(guān)斷；調(diào)節(jié)電路在芯片封裝后可對關(guān)鍵參數(shù)調(diào)節(jié)，提高了成品率。文章對電路原理進(jìn)行詳細(xì)的分析，同時(shí)運(yùn)用仿真工具HSPICE對電路進(jìn)行仿真并給出其仿真波形及關(guān)鍵參數(shù)，以驗(yàn)證電路設(shè)計(jì)的正確性，可行性和精確性。最終子模塊的仿真都達(dá)

4、到預(yù)定的要求。 在基準(zhǔn)源電路的設(shè)計(jì)過程中，論文采用一階補(bǔ)償帶隙基準(zhǔn)源結(jié)構(gòu)，由于其忽略了雙極型晶體管VBE電壓中高階項(xiàng)的影響，因此溫度特性具有一定的局限性。針對一階補(bǔ)償帶隙基準(zhǔn)源局限性，論文介紹了帶隙基準(zhǔn)源高階補(bǔ)償原理并利用二極管反向電流與溫度的指數(shù)關(guān)系對帶隙基準(zhǔn)源進(jìn)行指數(shù)高階補(bǔ)償。通過搭建實(shí)際電路進(jìn)行了理論分析和仿真驗(yàn)證。仿真結(jié)果表明采用高階補(bǔ)償后，帶隙基準(zhǔn)源的溫度系數(shù)由22.8ppm/℃減小為7.8ppm/℃。但此電路受工藝影