一款反激式峰值电流模pwm ac-dc转换器xd1230的设计-design of a flyback peak current mode pwm ac - dc converter xd 1230.docxVIP

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2018-06-03 发布于上海
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一款反激式峰值电流模pwm ac-dc转换器xd1230的设计-design of a flyback peak current mode pwm ac - dc converter xd 1230

摘要微电子技术正在以极高的速度发展，电源管理类IC产品的市场需求也越来越大。AC-DC转换器作为其重要组成部分，也逐渐衍生出了各种不同的拓扑结构和控制技术。本文以超高速电路设计与电磁兼容教育部重点实验室项目“基于BCD工艺AC-DC关键技术理论研究与设计”为背景，以开关电源的基本原理为基础，针对在近期非常流行的Fly-back拓扑结构，设计了一款峰值电流模PWM开关电源控制器芯片XD1230。本文详细介绍了Fly-back结构的基本工作原理和方式，为了更加精确地预测其工作过程，本文采用非线性状态方程对其进行了建模，为之后的控制器设计实践打下坚实的理论基础。对Fly-back电路设计中的元器件参数也进行了详尽推导，并重点分析了磁性元件变压器的工作原理和建模方法。芯片XD1230直接采用高压供电，并拥有一套完善的芯片内部电源管理机制，省去了一般AC-DC控制器中的电荷泵结构。在轻载情况下自动进入跳周期调制模式，极大地降低了轻载功耗，为不同场合的应用提供了灵活的解决方案。其特有的频率抖动机制也可以拓宽时钟振荡频谱，对优化EMI问题有积极作用。本文对XD1230内部的核心模块的设计过程作了详细介绍，并对其基本理论进行了详尽分析。XD1230电路基于1μm，5V/20V/700VBCD工艺设计，并利用Hspice工具对电路进行了仿真验证，验证结果表明，芯片功能和性能均符合指标要求。关键字：AC-DC转换器反激结构峰值电流模脉冲宽度调制频率抖动AbstractThemicroelectronictechnologyhasbeendevelopingrapidly,themarketdemandforpowermanagementICsisalsoincreasing.VarioustopologiesandcontroltechniqueshavebeendevelopedinAC-DCconverter,whichactsasanimportantpartofthecategory.Thispaperisbackgroundedbytheprojectof“TheoreticalresearchanddesignofkeytechniqueforAC-DCICbasedonBCDprocess”,withtheKeyLabofHigh-speedCircuitDesignandEMI,MinistryofEducation.BasedontheprinciplesofSMPS,apeakcurrentmodePWMcontrollerXD1230isdesignedinthispaper.ThispowermanagementICworksinfly-backconverters,whichispopularrecently.Theoperationprinciplesoffly-backconvertersareintroduced.Inordertoaccuratelypredictitsbehavior,amodelbasedonnon-linearstateequationshasbeenestablished,whichmakesasolidtheoreticalbasisinlaterdesigns.Thispaperderivesthevaluesofcomponentsinfly-backconvertersindetails,withemphasisontheprinciplesandthemodelingmethodforthetransformer,whichistheonlymagneticcomponentinfly-backconverters.XD1230canbedirectlypoweredbyahighvoltage,whichsavesthechargepumpcircuitsinmostAC-DCconverters.Inlightloadcondition,thecontrollerautomaticallygoesintocycleskippingmode,thusreducinglightloadconsumption.EMIcanalsobeoptimizedbyitsuniquefrequencyjitteringfunction.ThedesignprocessofeachcoremoduleinXD1230isintroducedandanalyzedindetails.Basedonthedesignofa1μm,5V/20V/700VBCDprocess,XD1230isverifiedwiththesimulationtoolHspice.Accordingtotheresul