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随着电子设备对电源的要求越来越高,开关电源的应用日益广泛。开关电源的核心控制电路向集成化方向发展将是未来的主要趋势。近年来电流模式PWM技术发展迅速,但应用电压模式PWM技术的AC/DC开关电源,其具有交流侧交流电流低谐波、单位功率因数、能量双向流动及恒定直流电压控制等优点,日益引起人们的关注。由于电压模式PWM技术具有上述应用价值,现已开始应用于单位功率因数整流、工业直流电源、交流传动等工业领域中。 本文基于CSMC0.5um CMOS混合信号工艺,利用Cadence EDA软件设计了一款低功耗的电压模式PWM控制器芯片。该芯片适用于中小功率反激拓扑结构AC/DC开关电源。论文在详细分析开关电源不同工作方式的基础上,对PWM控制器芯片进行整体建模,并对各个子模块电路进行了设计和仿真。芯片划分为误差放大器、PWM比较器、振荡器、带隙基准电压源、保护与数字控制电路等主要模块。芯片具有良好抗噪声能力,输出多路信号可控制多路负载,且交互调节能力强,单反馈闭环便于设计和调试,具有很低的静态电流和静态功耗,符合绿色节能的需要。芯片核心电路PWM比较器采用三级运放构成,同时具备高增益和宽带宽的特点,为开关电源工作在高频率奠定了基础。为提升芯片应用价值,设计了输出信号频率可调的振荡器电路,可通过调整芯片外接电容使芯片工作频率适应不同开关电源的需要。此外,芯片内部还集成了较完善的保护电路,包括过热保护、欠压保护和过流保护,增强了芯片工作的稳定性。仿真验证结果表明,芯片工作正常,各项指标均达到设计要求。芯片正常工作电压为4V~7V,正常工作温度为-20~85℃,静态电流为4.16mA,静态功耗为20.83mW,工作频率为100KHz,输出信号的占空比在10％~60%之间。 根据设计规则完成芯片的版图设计,并利用Assure版图验证工具对整个版图进行了DRC和LVS验证以及主要模块电路的后仿真验证,最终版图的面积约为820*900um2。