电流模式PWM开关电源芯片的研究

论文摘要

随着信息产业的蓬勃发展,传统工业的换代改造以及节约能源要求的不断提高,开关电源产业得到了迅速的发展。相对于线性电源,开关电源具有体积小、效率高等优点,使其在通讯、计算机等领域得到广泛应用。目前的计算机设备和各种各样高效便携式电子产品发展趋于小型化,要求与之配套的电源供电体系体积更小,重量更轻,效率更高。因此设计开发高效率、小体积、低功耗的开关电源芯片,无论是从经济的角度,还是从科学研究上来讲都是很有价值的。本论文是对AC-DC开关电源进行研究和设计。作者对开关电源的工作原理,设计思想和系统性能做了详细的分析,设计了一款高效率、低功耗的AC-DC开关电源芯片。该芯片采用了电流型PWM控制模式。在论文中,首先阐述了电流控制模式PWM开关电源的基本原理,对比了电流控制模式和电压控制模式,分析了各自的优缺点;随后根据设计要求进行了电路的总体设计,完成了各个子电路的原理分析,电路设计和仿真验证,重点阐述了基准源电路、振荡电路和误差放大器电路等。在振荡器电路中,运用频率抖动技术,使芯片防止电磁干扰（EMI）。最后,利用Cadence软件对整体电路进行了功能仿真验证。该芯片采用了1.2μm N阱CMOS工艺进行流片,并对芯片进行了测试。测试结果基本能达到需要的要求。该芯片具有高效低功耗,防电磁干扰（EMI）,外围应用电路简单的特点,适用于电池供电的便携式电子产品中,如数码相机,手机,mp3等。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题的背景和研究的意义
• 1.1.1 全球电源产业的发展状况
• 1.1.2 中国电源产业的发展现状
• 1.1.3 电源的发展趋势和要求
• 1.2 开关电源技术
• 1.2.1 开关电源技术的研究现状
• 1.2.2 电源管理技术的发展
• 1.3 论文期间的主要工作
• 第二章 开关电源电路原理介绍
• 2.1 开关电源的电路拓扑结构
• 2.1.1 升压型（Boost）
• 2.1.2 降压型（Buck）
• 2.2 脉宽调制（PWM）方式
• 2.2.1 电压模式的PWM调制方式
• 2.2.2 电流模式的PWM调制方式
• 第三章 芯片的整体结构介绍
• 3.1 芯片的内部模块
• 3.2 启动电路的介绍
• 3.3 芯片的应用电路
• 第四章 子电路模块的设计与仿真
• 4.1 电流镜的设计
• 4.2 基准电压源模块
• 4.2.1 负温度系数电压
• 4.2.2 正温度系数电压
• 4.2.3 基准电压源的模拟与仿真
• 4.3 误差放大器模块
• 4.3.1 误差放大器的原理及分析
• 4.3.2 误差放大器的仿真结果
• 4.4 比较器的设计
• 4.4.1 普通比较器
• 4.4.2 迟滞比较器
• 4.5 振荡器模块
• 4.6 输出模块
• 第五章 版图设计
• 5.1 芯片的工艺和版图
• 5.1.1 工艺的基本介绍
• 5.1.2 版图中的注意事项
• 5.2 芯片基本器件的版图
• 第六章 结论
• 致谢
• 参考文献