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进入信息时代以来,电子技术发展日新月异,便携式电子产品逐渐走进了千家万户。而随着世界资源消耗的加剧、人们对生活质量要求的提高,电子产品的高效性、节能性、轻巧性、稳定性等成为了研发人员们需要考虑的新的问题与方向。作为电子产品的能量提供者,电源产品也要顺应社会的需求而向着高稳定安全性、高效率性的方向发展,这对电源系统与产品的发展带了新的挑战与机遇。 本文以西安电子科技大学超高速电路设计与电磁兼容教育部重点实验室的科研项目“用于中小功率恒流恒压输出的反激式AC/DC控制器设计”为依托,根据开关电源的基本拓扑与控制原理,以高效率、高稳定性、实用性为目标,结合芯片的具体应用需求,设计一款具有恒流恒压输出功能的高效反激式AC/DC控制器XD1403。 本文详细叙述了控制器 XD1403的设计过程。首先,文章回顾电源系统的出现以及发展历程,分析开关电源的现状以及发展趋势,为芯片的设计特点与指标要求提供方向。其次,文章对开关电源的主要拓扑结构及原理进行分析,对开关电源的各种调制方式进行描述以及对比,从而确定 XD1403设计所采用的拓扑结构以及调制方式。随后,文章依据应用需求,拟出芯片中应当具有的功能模块,指标参数,并设计系统的整体环路,以及对设计的环路进行分析。接着,文章对一些主要的子模块进行详细的电路设计和电路原理分析,并通过仿真对模块的功能进行验证。最后,文章对控制器XD1403的恒流恒压功能分别进行仿真验证。 该控制器可用于电子产品充电器以及LED驱动。相对于传统的同类型控制器,XD1403具有以下优势:利用辅助绕组采集次级侧输出信息,省去光耦与TL431,减小电源系统的体积与成本;舍去传统反激式变换器使用大电阻对供电电容充电的方法,在控制器内部设计高压启动电路,显著提高系统的上电速度,减小电源系统的静态功耗;设计新颖的输出电流计算电路,简化恒流环路的设计,节省芯片面积;同时,设计输入线网欠压保护、过温保护、欠压锁存等保护功能,使芯片更为高效与安全的工作。 本文设计的控制器XD1403使用0.5μm5V/30V/700V CMOS工艺进行仿真,仿真结果证明,各个模块的性能达到指标要求,控制器整体应用电路实现了高稳定的5V/0.7A的恒流恒压输出。