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社会信息化热潮的兴起,推进了计算机、通信、汽车、自动化装置、航空航天及现代家电产品的迅猛发展,有力地促进了开关电源向小型化、模块化、轻量化、绿色化及高效率、高可靠地更新换代,并为开关电源提供了日益广阔的市场,开关电源控制器芯片的研究已成为国内功率电子学领域中颇受关注的热点。
本文主要研究基于开关电源应用的电流型脉宽调制(PWM)控制器芯片的设计。目前国内的开关电源控制器正从电压型控制过渡到电流型控制,峰值电流型控制技术可以在逐个开关脉冲上响应负载电压的和电流的变化消除电压型控制所具有的等待和延迟。
本文分析了这种具有省电模式和功率限制的峰值电流型PWM控制芯片的工作原理和电路结构,分块设计了芯片内部各个功能块包括运放、比较器、基准、振荡器与绿色工作模式、欠压锁存、斜坡补偿电路、前沿消隐电路、逐个脉冲电流限制、保护电路和输出级等,给出了大部分的晶体管级电路图,并对电路中各管子的尺寸优化设计。基于SinoMOS 1.0um 40V/40V 2P2M CMOS工艺BSIM3V3.2模型,采用Cadence的Hspice仿真工具对主要功能块电路模拟,仿真波形也一并给出。在20V工作电源电压下,电路的起动电流仅仅为30uA,工作电流仅为4mA。采用1.0um,一层多晶、双层铝线的高压CMOS工艺,对该电路的版图布局进行讨论,同时给出整个电路物理层版图。并且对下一步的工作提出了一些建议和展望。