本文關鍵詞：有源橋式整流器的開關控制芯片設計

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【摘要】：當今社會,能源日益緊缺,為了響應國家節(jié)能減排的號召,電子領域也興起了一股研究開發(fā)節(jié)能高效型電路結構的熱潮。眾所周知,傳統(tǒng)的無源二極管橋式整流器在電力、電訊系統(tǒng)中應用十分廣泛,然而在高功率應用中,二極管會消耗大量的功率,而且當采用低電壓輸入時,兩個固有的二極管壓降將大幅削減工作電壓,另外二極管的發(fā)熱損耗問題也不容小視。針對以上問題,本文基于600V BCD工藝設計了一款有源橋式整流器的開關控制芯片。有源橋式整流器采用低損耗的N型功率MOSFET管替代了傳統(tǒng)二極管,從而大大降低了整流電路的功率損耗并且也一定程度地增加了可用電壓,電源效率的提升使得對散熱的要求大大降低,因此也免除了笨重的散熱器,從而可使電源尺寸縮小。與傳統(tǒng)二極管全橋整流相比,有源橋式整流可實現(xiàn)高空間利用率和電源效率的整流,有很高的應用價值,這也正是本論文的創(chuàng)新點所在。本文首先分析各簡單整流結構的基本原理,了解同步整流技術以及過零檢測技術,確立了有源橋式整流器的工作模式,提出了芯片的整體模塊結構,并詳細闡述了本芯片設計中一些關鍵部分的設計思路。隨后分別對過零檢測模塊和柵驅(qū)動模塊進行詳細地分析與設計,特別是柵驅(qū)動模塊,內(nèi)部子單元眾多,本文分別對柵驅(qū)動模塊的輸入級、死區(qū)時間產(chǎn)生、高端電平位移、低端延時匹配、欠壓保護和輸出級這六個子單元進行詳細地分析與設計,并分別進行了仿真。在完成各個模塊及模塊內(nèi)部子單元的分析設計后,利用仿真軟件對有源橋式整流器的整體電路進行仿真,以確保其整流功能滿足設計指標。最后給出了本設計成功利用功率MOSFET代替?zhèn)鹘y(tǒng)整流二極管實現(xiàn)橋式整流的結果。通過本次畢業(yè)設計,作者驗證了有源橋式整流的可行性,雖然芯片內(nèi)部設計還有些許不完善的地方,但也實現(xiàn)了減少功耗的目的,相信不久的未來,各種新型節(jié)能整流結構會越來越有市場,發(fā)展的速度也會越來越快。
【關鍵詞】：功率MOSFET 橋式整流 同步整流 過零檢測 柵驅(qū)動
【學位授予單位】：電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TM461;TN402
【目錄】：

• 摘要5-6
• abstract6-9
• 第一章 緒論9-14
• 1.1 課題的背景與研究意義9-10
• 1.2 國內(nèi)外發(fā)展的歷史與現(xiàn)狀10-12
• 1.3 本論文的結構安排12-14
• 第二章 芯片整體電路的分析與設計14-25
• 2.1 傳統(tǒng)整流電路拓撲14-18
• 2.1.1 半波整流電路14-15
• 2.1.2 全波整流電路15-16
• 2.1.3 橋式整流電路16-18
• 2.2 同步整流技術18-20
• 2.2.1 功率MOSFET簡介18-19
• 2.2.2 同步整流原理19-20
• 2.3 過零檢測技術20-21
• 2.4 芯片的系統(tǒng)設計21-23
• 2.5 芯片總體設計指標23-24
• 2.6 本章小結24-25
• 第三章 電路子模塊的設計與仿真25-57
• 3.1 過零檢測模塊25-28
• 3.1.1 模塊電路結構及工作原理25-27
• 3.1.2 電路仿真結果及分析27-28
• 3.2 柵驅(qū)動模塊28-56
• 3.2.1 輸入級電路單元28-36
• 3.2.1.1 單元電路結構及工作原理28-35
• 3.2.1.2 電路仿真結果及分析35-36
• 3.2.2 死區(qū)時間產(chǎn)生單元36-41
• 3.2.2.1 單元電路結構及工作原理36-40
• 3.2.2.2 電路仿真結果及分析40-41
• 3.2.3 高端電平位移單元41-48
• 3.2.3.1 單元電路結構及工作原理41-46
• 3.2.3.2 電路仿真結果及分析46-48
• 3.2.4 低端延時匹配單元48-50
• 3.2.4.1 單元電路結構及工作原理48-49
• 3.2.4.2 電路仿真結果及分析49-50
• 3.2.5 欠壓保護單元50-53
• 3.2.5.1 單元電路結構及工作原理50-52
• 3.2.5.2 電路仿真結果及分析52-53
• 3.2.6 輸出級電路單元53-56
• 3.2.6.1 單元電路結構及工作原理53-55
• 3.2.6.2 電路仿真結果及分析55-56
• 3.3 本章小結56-57
• 第四章 整體電路的仿真與分析57-62
• 4.1 芯片外圍拓撲57-58
• 4.2 整體電路仿真58-59
• 4.3 內(nèi)部模塊工作狀態(tài)仿真59-61
• 4.4 本章小結61-62
• 第五章 全文總結62-63
• 致謝63-64
• 參考文獻64-66
• 攻讀碩士學位期間取得的成果66-67

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本文編號：1047461