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(硕士论文)基于TOP-Switch的ACDC开关电源的研究与设计.pdf

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(硕士论文)基于TOP-Switch的ACDC开关电源的研究与设计.pdf

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(硕士论文)基于TOP-Switch的ACDC开关电源的研究与设计.pdf

文档介绍

文档介绍:摘要
单片开关电源(即 AC/DC 芯片)集成电路具有高集成度、高性价比、简单外围电路、
优越性能指标等优点,能构成高效率无工频变压器的隔离式开关电源。由于在电源市
场占有的份额不断增长,使得开关电源芯片正朝着短、小、轻、薄的方向发展。
本论文基于 Trench DMOS 工艺,设计了一种 AC/DC 开关电源管理芯片。该芯片
的工作方式为 PWM 即脉冲宽度调制方式;电路正常工作温度范围是-40℃~135℃;工
作的开关频率为 100KHz;占空比调节范围是 %~67%。其显著特点是宽范围电输
入 85~265VA C 时,输出电压为 5V,且纹波小于 5%,芯片效率可达 90%。
文中首先介绍了 TOP-Switch 系列的特点以及 PWM 调制方式的原理和优点,然后
根据功能需要和设计要求,对 AC/DC 开关电源管理芯片的整体结构进行设计,同时
详细描述各模块的工作原理,并完成了具体的设计和仿真,达到预先设定的指标。除
此之外,还对整体电路的工作过程即上电工作过程、正常工作过程、过流保护工作过
程以及自动重启工作过程进行了分析与仿真,其结果表明,该电路满足设计要求,完
成了该芯片的前端设计。
其次,对该 AC/DC 芯片的工艺做了分析,绘制了版图,完成了后端设计。特别针
对功率开关管 Trench DMOS 的结构,对该工艺进行了深入的剖析。
最后,详细的给出该 AC/DC 开关电源芯片外围电路的参数设计步骤以及方法,并
在 Cadence 环境下进行模拟仿真。

关键词:开关电源,AC/DC,PWM 调制方式,Trench DMOS
I
Abstract
Single-chip switch power supply (AC/DC power IC) has many virtues such as high
integration level, most cost effective, ponent count switcher solution and high
performance. Its being used can form high efficiency insulated switch power supply
without using utility power transformer. The increasing rates of power supply in market are
forcing higher levels of integration of small, light and tiny.
Based on the Trench DMOS technology, a type of AC/DC switch power supply
management IC is designed. It works at high frequency with pulse width modulation (PWM)
mode; the maximum operation temperature is 135℃; The working frequency is fixed at 100
KHz and the range of duty cycle is % to 67%. The noteble feature is that the ripple is
less than 5% and the efficiency is up to 90% ,while the range of input voltage is 85 to
265VAC and the output voltage is 5V。
In the paper, the characteristics of TOP-Switch series and the basic theory of PWM
mode is given firstly. Then the total structure of the IC is present according to the function
requirement. In the meantime, the working theory of all sub-circuits is described and all
sub-circuits are designed and simulated carefully. Besides, the synthetic circuit is simulated
about power-up wo