一种电流模式PWM开关电源控制器的设计

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从1947年世界上第一个点接触型晶体管的发明到1957年美国第一个轨道卫星“探测者”使用晶体管,再到如今的电脑芯片,半导体行业创造了一个又一个伟大的奇迹。21世纪注定将是一个充满梦幻的世纪,在这个不可思议的时代,我国无数热于探索的科学家正不断创造一个又一个科技奇迹,从载人飞船到蛟龙号潜水器,平板电脑、液晶显示器、MP3播放器、随身听、数码相机等,很多先前无法想象的东西都成为现实。在这样的背景下,半导体元器件广泛应用于各种电子产品中,成为促进我国经济腾飞一股不可忽视的力量,反过来,国民经济的发展也进一步促进了电子设备的应用。电子设备对高速响应,高效率、高功率密度、低功耗等能力的需求,又不断推动着电源管理芯片市场的发展壮大。电源作为电子设备的“发动机”,为电路的正常工作提供能量。而开关电源以其体积小、便于携带、节能等特点,被大量应用于消费类电子产品中,成为电源领域的重要方式。特别是近几年来便携式设备市场需求量巨大,成为我国经济新的增长点,这为开关电源提供了广阔的市场。为了满足种类繁多的新型电子设备,为国民经济的发展注入新的活力,开关电源的控制芯片也就成为研究的热点。
  本研究设计了电流模式PWM开关电源控制器。该控制芯片具有启动电流低、功耗低、工作频率高,响应速度快等优点。论文首先对开关电源的三种常见结构进行了介绍,继而以Buck型开关电源为例介绍了开关电源的工作模式和调制方式,并着重对比分析了电流模式和电压模式的优缺点。介绍了开关电源的系统稳定性,具体介绍斜坡补偿的原理,并分析了开关电源的转换效率,并根据电流模式PWM开关电源的原理和特点,提出了一种电流模式PWM开关电源控制器,介绍了其基本工作原理。基于0.35μm BCD工艺完成对整体电路的设计,主要包括预偏置电源电压电路、高精度电源电压电路、预偏置电流电路、高精度偏置电流电路、欠压保护电路和过流保护电路。对每个子电路的工作原理进行了详细的分析和功能验证,并对系统进行整体仿真,验证关键性能指标,仿真结果表明,芯片达到设计要求指标,具有工程实用性。
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