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在过去十几年中,全球电子产业发展迅猛。电源管理技术被广泛地应用到许多领域中。电源管理集成电路以其体积小、效率高等优点,被大量应用在电力电子设备及系统中。这使得电源管理集成电路的研发成为当前众多公司和厂商的热点研究开发方向。
与此同时,复杂多变的应用条件、全球范围的可持续发展趋势等诸多因素,使人们对电源管理集成电路的要求越来越高。是否能够提供精确、稳定、抗扰、节能、安全、高效的电源管理系统,成为了设计的重点与难点。其中,电源管理集成电路的精度及全方位高效抗干扰性能设计具有很高的理论意义和应用价值。
本文首先分析了当前电源管理集成电路的研究状况。在对传统的电源管理芯片认真分析总结的基础上,选择基准源和振荡器这两个关键模块作为主要研究对象。针对提高电源管理芯片精度和抗电磁干扰性能,结合降低电源待机功耗问题,设计了两款电路:
一款为高精度CMOS带隙基准电压源电路。该电路能够为开关电源芯片提供高精度高稳定的基准电压,设计电压值为1.25V。仿真结果表明,该电路输出基准电压的绝对误差低于3.1mV,温度系数(—40℃~150℃)为15.6ppm/℃,电源抑制比(PSRR,Power Supply Rejection Ratio)为61dB,且功耗较低。是一款高精度、低温度系数、高电源抑制的基准源。
另一款为采用频率抖动技术的RC振荡器电路。该电路可用于降低开关电源芯片电磁干扰幅值。振荡器中心频率为44.6KHz,在一个周期(8ms)内实现围绕中心频率抖动,幅值为1.6KHz。
两款电路均采用simoMOS1μm40V BiCMOS工艺库设计,并经过了Hspice(Synopsys公司的线路仿真工具)仿真验证。
本文最后给出了一个以上述两款电路为核心的PWM(Pulse Width Modulation脉冲宽度调制)开关电源芯片实例。该实例是一款8引脚峰值电流型PWM控制器芯片,在85V~265V的AC输入范围内,可以提供恒定的直流输出,适用于离线式AC—DC反激拓扑的中小功率电源模块。可广泛用于各种便携式电子设备中。