【摘 要】
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随着近年来手机、便携电脑等移动电子设备走进千家万户,作为各类电子产品中的重要模块,电源管理芯片被提出了更高的要求。原边反馈反激变换器由于其低功耗、小型化、高功率、宽输入范围等优点,具有广泛的应用场景。针对原边反馈反激变换器的发展趋势,本文提出了一种宽范围、高功率密度的反激变换器,本设计从原边直接采样,无需其他组件,实现芯片的小型化,进而达到高功率密度的效果。通过对CCM、DCM、BCM的比较,本文
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随着近年来手机、便携电脑等移动电子设备走进千家万户,作为各类电子产品中的重要模块,电源管理芯片被提出了更高的要求。原边反馈反激变换器由于其低功耗、小型化、高功率、宽输入范围等优点,具有广泛的应用场景。针对原边反馈反激变换器的发展趋势,本文提出了一种宽范围、高功率密度的反激变换器,本设计从原边直接采样,无需其他组件,实现芯片的小型化,进而达到高功率密度的效果。通过对CCM、DCM、BCM的比较,本文设计的芯片在重载状态下以BCM工作,轻载状态下以DCM工作,以符合对芯片功耗、体积、效率的折衷考虑。本文根据原边反馈反激变换器的基本结构,设计了用于内部电路供电的低压差线性稳压器模块,在不同工艺角、不同温度、不同负载下对其进行验证,对3～32V的输入电压,输出电压误差最大不超过8%;设计了用于系统启动的软启动电路,系统上电时响应时间在13～48.1ns,系统掉电时响应时间在55～97.9ns;设计了一种达林顿管与MOS管复合的驱动电路,能够快速拉动功率管栅极电压,仿真结果显示,在不同条件下,给定不同VIN,功率管开启响应时间为6.63～37.89ns,关断响应时间为9.44～47.89ns;本文还着重对“膝点”检测电路进行了设计,在不同仿真条件下对该电路进行仿真验证,关断时间为400ns时,系统采样误差最高仅为2.55%。同时,本文对芯片的具体工作模式进行了流程化的介绍,并且对芯片的外围参数如电感、采样电阻、反馈电阻、变压器匝数比、RC snubber电路等进行了理论推导和计算。最终,本文所设计的芯片在0.35μm BCD工艺下进行了仿真,仿真结果符合设计要求,重载下输出精度为98.75%,输出功率1.42W,功率密度达到2.85mW/mm3。本文所提出的芯片已完成版图设计并流片完成。
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