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本文设计了一款智能AC-DC单片开关电源集成电路,其内部集成了650V的高压功率管、控制电路及保护电路,可广泛应用于小功率反激型开关电源系统中。
芯片里包含基准电压源、电压调节器、高压启动电路、上电复位、振荡器、PWM比较器、驱动电路等基本模块。考虑到开关电源的安全性,芯片里还包括欠压锁定、过载、过热和过流等保护的实现电路。
为了降低开关电源的待机功耗,提高轻载时的电源效率,为系统增加跨周期控制的功能并设计了相应的控制电路,从而在轻载情况下电源效率达到了与正常工作时相同的水平。同时通过限制跨周期时的峰值电流,消除了可能产生的音频噪声。
从减小开关电源的电磁干扰(EMI)出发,设计了具有频率抖动特性的振荡器电路。用芯片外接电容上的电压作为调制信号来调制开关频率,从而修改噪声辐射的频谱,降低开关电源自身的EMI,达到从源头减小EMI噪声和降低开关电源系统设计成本的目的。
基于德国X-FAB公司的650V高压BCD(Bipolar-CMOS-DMOS)工艺(XD10H-1.0um),采用CadenceSpectre和Hspice工具完成了电路的设计和仿真工作。仿真结果表明所设计的电路功能达到了系统设计指标的要求。