随着科技的快速发展,各种电子设备新产品不断被发明并推向市场,开关电源管理芯片是电子产品设计中至关重要的一个环节。

在电子设备快速更新的今天,一款性能优异的开关电源芯片能够大幅提高电子产品的市场竞争力。高精度的输出电压、转换效率高、体积小等是开关电源芯片一直追求的目标。在参阅了大量文献资料之后,研究设计了一款基于双极工艺的降压型dc模块电源,采用PWM调制方式、峰值电流模式来调节控制整个芯片系统。在芯片内部集成功率开关管,最大负载电流能达到4.5A。芯片正常工作的输入电压范围为3.3至24V,输出5V的稳定电压,开关频率为500KHz。

在简述了dc模块电源的历史发展及未来走向之后,阐述了dc模块电源的拓扑类型及工作原理,推导出各种拓扑结构的传输函数、占空比表达式、电流关系表达式等。同时,介绍了常见的几种占空比调制方式和环路控制模式,比较了各自的优劣势。最终选择采用PWM调制方式、峰值电流模式来设计的芯片。针对次谐波振荡的问题,详细分析了控制电路中设计斜坡补偿电路的必要性。给出了芯片的外围拓扑结构及外围器件的选取要求,构建了芯片控制电路模块的整体架构,阐述了各个模块实现的功能。然后对主要的几个dc模块电源进行具体分析设计,并仿真验证其功能。尤其是重点分析了基准电路的设计方法,提出了在高、低温时对基准电压进行高阶补偿的思路。基于CSMC 2μm Bipolar工艺,对设计的芯片进行了整体仿真。仿真结果表明,芯片能很好的实现预定的功能,线性瞬态响应、负载瞬态响应良好,转换效率高,输出电压稳定。