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基于BCD工艺的AC/DC电源管理芯片设计

陈掌  
【摘要】: 反激式(Flyback)开关电源(SMPS,Switch Mode Power Supply)具有效率高、功耗低、电路简单、输入输出隔离、成本低等优点。在庞大的开关电源家族中,反激式开关电源是电源适配器、离线式电池充电器,传真等中小功率设备的首选。因此,对反激式AC/DC电源管理芯片(PMIC,Power Management Integrated Circuit)进行研究,具有重要的理论研究意义和实际应用价值。 设计了一款应用于反激开关电源的新颖原边反馈式电源管理芯片(PMIC)。该芯片采用有别于传统模式(PWM、PFM)的调节方法,通过控制功率开关管的关断时间来调节输出功率,即关断调节模式;芯片工作于DCM模式,具有恒流(CC)、恒压(CV)功能;该电源管理芯片应用辅助绕组感应负载的变化,完成输出电压的调节功能,不需要光耦,简化了应用电路拓扑的复杂度,同时有效的降低了系统成本。 首先对芯片的设计方案和所选用BCD工艺进行分析,然后对芯片的各主要模块电路进行了分析和设计,进而完成整体电路分析和设计;最后基于MXIC 0.5um BCD(Bipolar-CMOS-DMOS)工艺,完成了芯片的版图设计。 根据Foundry工艺模型参数,采用Spectre对芯片的各模块电路及整体电路进行分析和仿真,应用Virtuso完成芯片版图设计,基于Dracula完成版图物理验证,最后在MXIC成功流片,仿真和测试结果表明,所设计芯片能够可靠有效的工作,其应用电路输出功率可达5W,效率高达80%,满足设计要求。从而证明了理论分析的正确性和设计方案的可行性。


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