【摘要】：隨著集成電路的快速發(fā)展,越來越多的便攜式電子設(shè)備進入了民用市場,所以為這些電子設(shè)備提供能量的電源管理芯片市場也在不斷地擴大。原邊反饋反激式AC-DC轉(zhuǎn)換器由于低功耗、所需外圍元器件少和能有效實現(xiàn)輸入輸出電隔離的優(yōu)點,在便攜式電子設(shè)備中備受青睞。針對便攜式設(shè)備對充電器、適配器的性能需求,本文設(shè)計了一款高精度的恒壓恒流反激式AC-DC控制器芯片。本文設(shè)計的AC-DC芯片采用原邊反饋結(jié)構(gòu)從而省略光耦器件和TL431,簡化了外圍電路的體積和成本。芯片采用PFM方案,在全負載范圍內(nèi)工作在DCM模式,具有高精度的恒流恒壓輸出功能。本文首先對反激式AC-DC的基本理論進行了分析,并決定了芯片的整體框架和設(shè)計指標。然后詳細闡述了對恒流恒壓精度產(chǎn)生影響的因素,最后采用高精度的控制方法。在完成了帶隙基準電壓模塊、振蕩器模塊、退磁時間檢測模塊、恒流控制模塊、恒壓控制模塊等子模塊的電路設(shè)計和仿真后,對整個系統(tǒng)進行了仿真,最后對部分子模塊進行了版圖設(shè)計。在恒流控制中,采用二倍的退磁時間作為開關(guān)周期,這種恒流控制方式的輸出電流不受原邊電感值的影響,不需要原邊電感補償電路,能夠?qū)崿F(xiàn)精確的恒流控制。在恒壓控制中,在退磁時間的2/3處對輸出電壓進行精確地采樣,并且采用電荷泵產(chǎn)生階梯下降波,與誤差放大器的輸出進行比較以控制系統(tǒng)的截止時間,這種方法能夠獲得大的截止時間和開關(guān)周期,使系統(tǒng)在輕載下也能獲得穩(wěn)定的輸出電壓,擴大了系統(tǒng)的負載調(diào)節(jié)范圍。內(nèi)置了線纜壓降補償電路,通過對開關(guān)周期進行計數(shù)、存儲和編碼來控制恒流源陣列的導(dǎo)通和關(guān)斷,生成與開關(guān)周期成正比的補償電流,注入反饋引腳的分壓電阻上,以補償實際應(yīng)用中充電線纜上存在的壓降,提高了系統(tǒng)的恒壓輸出精度。最終,搭建了應(yīng)用于12V/1A的外圍拓撲,基于Dongbu 0.18μm BCD工藝,使用Cadence spectre工具,對整個系統(tǒng)的恒流恒壓功能進行仿真。實驗結(jié)果表明,芯片能夠?qū)崿F(xiàn)正確的恒流恒壓功能轉(zhuǎn)換。恒流控制時的輸出電流為1.3A,預(yù)留了0.3A的裕量,可通過原邊電感電流檢測電阻進行調(diào)節(jié),輸出電流紋波為25mA。恒壓控制時的輸出電壓為12V,輸出電壓紋波為20mV,系統(tǒng)的恒壓輸出線性調(diào)整率為±1.4%,負載調(diào)整率為±1.5%,恒壓輸出精度為±2.5%,具有良好的恒壓輸出性能。仿真結(jié)果表明此控制芯片能夠?qū)崿F(xiàn)高精度的恒壓恒流控制,滿足設(shè)計要求。
【圖文】：

沖生成電路仿真如圖 4.8 所示。當電壓 VC為低電平時，M17G為高電平，VE為高電平；當 VC剛跳為高電平時，M16 打開 C2 充電，C2 上的電壓 VD線性上升，所以在電壓 VD還沒有H一直為高，VG也將保持原來的高電平，在這段時間內(nèi)，VE到閾值電平時，VH翻轉(zhuǎn)為低電平，將 VG置為低電平，，使 VE又在 VC上升沿時，VE產(chǎn)生了低電平脈沖，其中電容 C2 的值決過調(diào)節(jié) C2 的大小，使低電平脈沖脈寬為 600ns。

充放電電流為 3.5μA，電容 C1 的值為 1.68pF。振蕩器的頻率為 698kHz，滿足設(shè)計要求。振蕩器仿真圖4.3 退磁時間檢測模塊設(shè)計與仿真退磁時間的檢測非常重要，在恒壓模式中，需要在系統(tǒng)的退磁時間內(nèi)對輸出電壓進行采樣；在恒流模式中，采用退磁時間的二倍作為系統(tǒng)的開關(guān)周期，即退磁時間控制著系統(tǒng)在恒流模式時的開關(guān)頻率。所以，準確檢測退磁時間對系統(tǒng)實現(xiàn)精確的恒流恒壓控制起著關(guān)鍵的作用。退磁時間檢測電路設(shè)計退磁時間內(nèi)，輔助繞組上的電壓與副邊繞組上的電壓成比例關(guān)系。輔助繞組上的電壓在功率管開啟時與輸入電壓成正比例且為負電壓，在退磁階段與輸出電壓成比例且為正電壓，在截止階段內(nèi)幾乎為零。然而，由于功率開關(guān)管存在寄生電容，在退
【學位授予單位】：西安電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TN402;TN792

【相似文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 王國玲;一種用于反激式變換器的無損耗緩沖電路[J];集美大學學報(自然科學版);2004年04期

2 金光;;大輸出功率自激型反激式開關(guān)穩(wěn)壓電源[J];計算機研究與發(fā)展;1989年06期

3 潘賽虎;曹秋娟;史國棟;徐權(quán);;電流控制反激式變換器動力學特性研究[J];電測與儀表;2015年03期

4 馬正華;王國云;包伯成;馮霏;曹秋娟;;脈沖序列控制反激式變換器邊界碰撞分岔與電路參數(shù)估計[J];電工技術(shù)學報;2013年12期

5 賴良發(fā);蘇建徽;劉芳;胡安平;;交錯反激式光伏并網(wǎng)逆變器控制策略研究[J];低壓電器;2012年09期

6 吳燈鵬;徐超;朱弘月;程新紅;;基于平面變壓器的反激式電源設(shè)計[J];電力電子技術(shù);2019年07期

7 劉傳亮;;并聯(lián)反激式高頻環(huán)節(jié)單相逆變器研究[J];電源技術(shù);2015年07期

8 Michele Sclocchi;;反激式變換器設(shè)計優(yōu)化步驟:隔離式閉環(huán)設(shè)計[J];中國集成電路;2012年03期

9 居法云;韋克平;王成林;;脈沖頻率調(diào)制在反激式變換器中的應(yīng)用[J];電力電子技術(shù);2007年03期

10 劉艾萌;陳后鵬;胡佳俊;李喜;王倩;宋志棠;;基于反激式原邊反饋控制結(jié)構(gòu)的過零檢測方法及實現(xiàn)[J];電子設(shè)計工程;2017年08期

相關(guān)會議論文 前8條

1 趙志偉;;反激式電流諧振型功率因數(shù)校正電路的研究[A];中國電工技術(shù)學會電力電子學會第八屆學術(shù)年會論文集[C];2002年

2 葉劍利;李明峰;胡長生;;反激式DC-DC電源的集成化研究[A];浙江省電源學會第九屆學術(shù)年會論文集[C];2004年

3 張愛國;楊志飛;吳國營;李彬;;反激式拓撲中功率輸出限制的分析與實現(xiàn)[A];第九屆全國電技術(shù)節(jié)能學術(shù)會議論文集[C];2007年

4 張明村;譚寧;王立;;一種新型鉗位式平衡電路雙管反激式輔助開關(guān)電源的設(shè)計[A];《今日軌道交通》學會版2017年5月[C];2017年

5 陳光;黃奕川;邱閩旺;;NYAB小型激光器反激式脈沖氙燈泵浦源[A];第四屆全國光電技術(shù)與系統(tǒng)學術(shù)會議論文集[C];1991年

6 沈鎮(zhèn);張陳斌;陳宗海;董廣忠;魏婧雯;;基于雙向反激式變壓器的鋰離子電池組主動均衡系統(tǒng)設(shè)計[A];第18屆中國系統(tǒng)仿真技術(shù)及其應(yīng)用學術(shù)年會論文集（18th CCSSTA 2017）[C];2017年

7 戴文進;Bin Liang;;基于TOPSwitch的小功率系統(tǒng)設(shè)計(英文)[A];2012年江西省電機工程學會年會論文集[C];2012年

8 韓浩;王燕云;夏東偉;;用于LED照明驅(qū)動的反激式恒流驅(qū)動電源設(shè)計[A];2013年中國照明論壇——LED照明產(chǎn)品設(shè)計、應(yīng)用與創(chuàng)新論壇論文集[C];2013年

相關(guān)重要報紙文章 前7條

1 山東 毛興武;使用NCP1014帶PFC的離線8W LED反激式電源[N];電子報;2010年

2 湖北 朱少華 編譯;無光耦隔離的反激式變換器[N];電子報;2015年

3 北京 祝大衛(wèi) 編譯;75W反激式LED驅(qū)動電源[N];電子報;2010年

4 山東 毛興武;18W反激式LED照明電源[N];電子報;2009年

5 運城市 王道川;無需使用光耦合的單片隔離型反激式轉(zhuǎn)換器LT8302[N];電子報;2016年

6 廣西 韓偉;USB Type C:充電新世界[N];電子報;2017年

7 大連 修武;創(chuàng)維168P-P26ETU-05電源和LED背光維修手冊[N];電子報;2013年

相關(guān)博士學位論文 前2條

1 楊威;反激式微弧氧化功率電源及其脈沖作用效能的研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2010年

2 聶衛(wèi)東;離線式原邊反饋白光LED驅(qū)動IC設(shè)計與實現(xiàn)[D];江南大學;2014年

相關(guān)碩士學位論文 前10條

1 李子河;一種新型寬范圍輸入準諧振正反激DC-DC變換器的研究[D];南京航空航天大學;2019年

2 趙楠楠;一款恒壓恒流反激式AC-DC控制器的研究與設(shè)計[D];西安電子科技大學;2019年

3 鄭凱;輸出本安型單級PFC反激式變換器研究[D];中國礦業(yè)大學;2019年

4 姜天林;高精度恒壓恒流反激式AC-DC變換器的設(shè)計[D];東南大學;2017年

5 李鵬生;共享電單車無線充電系統(tǒng)前級雙管反激電源設(shè)計[D];南京信息工程大學;2018年

6 楊小偉;基于原邊反饋的反激式變換器恒流控制策略[D];北方民族大學;2018年

7 范陽;一種PWM電流模反激式AC/DC轉(zhuǎn)換器的設(shè)計[D];南京郵電大學;2018年

8 余夢恬;一種新型準諧振正反激混合式DC/DC變換器的研究[D];南京航空航天大學;2018年

9 資海平;基于功率管漏極檢測技術(shù)的原邊反饋反激式LED驅(qū)動設(shè)計[D];華中科技大學;2017年

10 洪潮;反激式PFC變換器非線性分析與控制器設(shè)計[D];東南大學;2018年

本文編號：2695543