一种数字控制的反激式ac-dc芯片的设计-design of a digitally controlled flyback ac - dc chip.docxVIP

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2018-06-03 发布于上海
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一种数字控制的反激式ac-dc芯片的设计-design of a digitally controlled flyback ac - dc chip.docx

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一种数字控制的反激式ac-dc芯片的设计-design of a digitally controlled flyback ac - dc chip

摘要随着电力电子技术的飞速发展，开关电源等电力电子装置得到了广泛的应用。反激式开关电源具有效率高、功耗低、电路简单、输入输出隔离、成本低等优点。在庞大的开关电源家族中，反激式开关电源是电源适配器、离线式电池充电器等中小功率设备的首选。本文的设计工作来源于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科研项目“功率模拟集成电路设计技术研究”，主要是研究反激式 AC-DC 转换器的设计与实现。本文首先介绍了开关电源的基本工作原理，在深入研究反激式 AC-DC 基本原理的基础上设计了一款采用数字 PWM 控制的反激式 AC-DC 芯片 XD1263。芯片采用数字控制方式来实现峰值电流模 PWM 控制，提高了系统瞬态响应速度；芯片工作于严格的 DCM 模式；重载的时候，芯片工作于准谐振模式，降低开关损耗，以提高重载时的效率；轻载的时候，芯片进入 PFM 工作模式，减小开关管的导通次数，降低开关损耗，以提高轻载时的效率；该芯片采用原边反馈技术即通过使用辅助线圈感应负载的变化，完成输出电压的调节功能，不需要光耦，简化了应用电路拓扑的复杂度，同时有效的降低了系统的成本。芯片的设计基于 0.18μm BCD 工艺，使用 Cadence 平台完成了芯片的电路设计、仿真与版图设计，版图面积 820μm×840μm，输入电压为 85～264 VRMS AC，输出额定功率 5W，目前该芯片已经流片。关键词：AC-DC 转换器原边反馈准谐振 PFMAbstractWith the rapid development of power electronic technology, the power electronic device especially switching power supplies has been widely applied. In the wide family of switching power supplies, the flyback power supplies, with the advantage of high-efficiency, low-power consumption, topologic-simple, isolation, low-cost, represent the preferred structure for use in small and medium power applications such as adapters, off-line battery chargers, etc. Based on the project “The research of design technique of the power analog integrated circuit” from the Key Lab of High-Speed Circuit Design and EMC, Ministry of Education in Xidian University, the paper focus on the design and implement of flyback AC-DC converter.First, this paper introduces the basic principles of switching power supplies. Then, a flyback AC-DC converter chip XD1263 with digital PWM control mode is designed based on in-depth research of the flyback AC-DC converter. The chip uses digital control technology to build peak current PWM mode, the transient response speed of the system has been increased. The chip operates in critical discontinuous conduction mode (DCM). The chip operates in quasi-resonant mode at heavy load and PFM mode at light load to provide high efficiency. The device uses primary-side feedback to get the change of load, eliminating opto-isolat