一种具有多种保护功能的低功耗AC-DC电源芯片设计

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开关电源与传统的线性稳压源相比,具有重量轻、效率高、体积小、稳定性高、成本低等特点。在这个以节能环保为主题的新时代里,开关电源在现代电子设备应用中显示了强大的生命力,无论是航空航天领域,还是日常的家用电器、电子数码产品,低功耗、高效率的开关电源都得到了广泛的应用。
　　本文设计的芯片主要应用于反激变换器拓扑结构的电源,该芯片具有欠压、过压、过流、过温等全面的保护功能,能够对芯片在应用中出现的各种可能的故障做出恰当的处理。线电压前馈功能增加了芯片对输入电压瞬间波动的相应速度。另外,芯片内部集成的耐高压功率管不仅可以节约电源设计的成本,还可以提升芯片的驱动性能和稳定性。可编程的限流值可以满足不同功率电源设计的需求。芯片可以根据负载需求的大小使芯片工作于跳周期模式,低频模式,变频模式和全频模式,这样可以使得电源在整个负载范围内都能获得较低的功耗,较高的效率。主要研究内容如下。
　　1.为了能够从顶层理解芯片的功能原理,详细研究了开关电源基本拓扑结构和功率管的两种损耗、芯片外部的拓扑应用和内部各个模块之间的架构关系。
　　2.重点对和芯片保护相关的电路进行了设计及仿真验证,给出了设计指标。
　　3.为了设计出低功耗的芯片,一方面仔细研究了芯片的功耗分布,重点对功率管的功耗进行了分析;另一方面,分别从正常工作时和故障模式两种情况下对芯片功耗进行了优化。在正常模式下,通过改变工作频率来满足不同负载需求来降低芯片功耗;在故障模式下,通过设计自动重启动电路使得芯片在故障时处于功耗极低的待机模式。
　　论文给出并分析了芯片在正常工作负载变化时和故障模式下的整体仿真结果。并采用TSMC0.5μm工艺进行流片。对芯片进行了测试,并对测试结果进行了分析,并提出没有解决的问题和需要进一步研究的方面。

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作者
宋志成;
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作者单位

电子科技大学;

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授予单位电子科技大学;
学科微电子学与固体电子学
授予学位硕士
导师姓名罗玉香;
年度 2014
页码
总页数
原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类逆变器;设计;
关键词
反激变换器; 低功耗设计; AC-DC电源芯片; 过温保护; 线电压前馈; 拓扑结构;

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