基于原副边集成控制及软开关技术的AC-DC转换器设计.pdfVIP

可爱的师弟陈炳天、郝允强、张宇峰、杨旭、曹海啸、郭吉放、张啸蔚、苏泽伟、

刘克峰、刘海、南鹭彤、曾京波、齐志辉等师弟，与你们的讨论总能给我以启发，

你们让实验室洋溢着欢声笑语，科研生活乐趣纷呈。

感谢我遇到的温柔善良的朋友，你们在我彷徨时帮我看清自己，在我孤独时

提供陪伴，在我不安时安静聆听，在我被误解时不需要理由地信任，知我懂我，

信我顾我，共疯闹同喜悲，成长的风浪因你们变的柔和。

最后，我要感谢我的父母，数十年来无微不至的无私关爱，让我可以无忧无

虑地做一个自由人成长。感谢我温柔的母亲事无巨细全心全意的付出，感谢我开

明的父亲在我人生路上的矫枉引导，你们方方面面的支持使我能够独立思考，走

的更远，飞的更高。

阳春白雪，冬去春来，临别之际再看竺校长的两个问题，深感自己在校收获

良多。感谢这些点亮了我生命的人，感谢所有给我带来过温暖的人，愿你们受时

光予偏爱，被岁月赋温柔。

摘要

随着人们对电源的需求日益增加，AC-DC转换器得以快速发展，广泛应用

于各种电子设备的适配器、日常照明电源、家用电器电源等方面。AC-DC转换

器形式类别多种多样，朝着高效率、高功率密度、高输出精度、小重量与高可靠

性等方向发展。其中反激式（Flyback）开关电源因具有效率高、体积小、重量轻，

输入高压与输出低压电气隔离等优势而作为本文的研究对象，但同时带来高开关

损耗与原副边存在共通风险两个问题，应有领域受限，于是提出基于原副边集成

控制及软开关技术的AC-DC转换器设计。软开关技术可减小开关电源带来的开

关损耗，提升轻载效率；原副边集成控制方案可规避原副边共通的风险，使系统

可以安全工作在连续导通模式下，提升重载效率。

本文针对AC-DC转换器选定了反激式拓扑结构，对反激式变换器在不同工

况下的特点进行比较后确定了可以保证全载范围内高效率工作的控制方式，后针

对其不足引入了软开关、原副边集成控制及同步整流技术，使其在优化后高效可

靠。具体控制采用易用性更高、成本更低的模拟控制方式，基于比较器、运算放

大器和各逻辑电路，适用于诸多供电场合。

本文采用SMIC0.18umCMOS工艺对所设计的芯片进行了仿真和版图布

局，验证了原副边集成控制、软开关、同步整流技术等核心功能与切载、纹波等

性能，并对系统效率进行了测试分析及优化。结果表明此设计结果符合预期目标，

引入各技术后效率对比之前显著提高。

关键词：反激开关电源、软开关、原副边集成控制、同步整流、高效率、高

可靠性

Abstract

Withpeoplesincreasingdemandforpower,AC-DCconvertershavebeenrapidly

developed,andarewidelyusedinvariouselectronicequipmentadapters,dailylighting

powersupplies,homeappliancepowersupplies,andsoon.Therearemanytypesof

AC-DCconverters,andtheyaremovingtowardshighefficiency,highpowerdensity,

highoutputaccuracy,smallweight,andhighreliability.Amongthem,flyback

switchingpowersupplyhasbeenchosenastheresearchobjectofthisarticleforthe

advantagesofhighefficiency,smallsize,lightweight,reliableelectricalisolation

betweeninputhighvoltageandoutputlowvoltage,etc.,butitalsobringshigh

s