APFC预调节器芯片的研究与设计

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1、y浙江大学硕士学位论文745707摘要随着数字技术的不断进步、终端设备中日益增加的分布式电源结构(DPA)以及便携电子产品市场的成长，对更高效率、更高电源密度、更小占位面积、更大可靠性和更低成本的解决方案提出了迫切的需求，电源管理IC的地位越显重要，市场需求强劲，前景广阔。然而，迄今为止我国的电源管理IC市场基本上处于被国外公司占领的状态。研究开发具有自主知识产权的电源管理类IC产品，对促进我国集成电路产业的发展具有重大意义。电力电子技术的发展促进了电力电子装置的大量使用。传统的电力电子装置在电网中会产生大量的电流谐波和无功功率而污染电网。谐波电流会使用电设

2、备的工作环境恶化，也对通信系统和电网以外的系统造成影响；无功功率则造成电能的巨大浪费。因此，研究功率因数校正技术势在必行，已成为开关电源技术发展的十大焦点之一。本文首先介绍了电源管理IC相关的技术，然后给出了一个典型电源管理IC——APFC预调节器芯片的设计：从分析APFC预调节器的原理和控制方式开始，根据功能抽象出芯片内部的主要模块，再单独设计这些模块。这些模块1_‘l在大多数电源管理IC中都可复用，为电源管理IC和各种SoC电源模块设计奠定了一定的基础；然后，从芯片内部电路到外部应用电路，深入分析了可能导致输入电流畸变的原因，并给出了减小畸变的措施，从而

3、指导模块电路设计的优化和系统的完善；在此基础上，对整个APFC系统进行系统仿真，通过对外电路建模，大大减少了计算量，缩短了设计周期。所提出的系统仿真方案可以推广到其他高频开关电源系统中，具有普遍意义，这是本文的一大创新点；论文最后给出了结论与展望。芯片采用1．5urnBCD工艺设计，用SpectreS进行仿真。仿真结果表明所设计的APFC预调节器芯片内部电路和系统的性能指标已达到设计要求，具有一定的先进性和实用性。设计方案已交付Foundry进行流片验证。关键词：电源管理IC，APFC，畸变，系统仿真浙江大学硕士学位论文ABSTRACTRecently,ra

4、pidgrowthofdigitaltechnique，DPAforterminalproductsandportableelectronicproductsdemandmoreefficient，lessarea,morereliableandlesscostpowerproducts．Hence，thePowerManagementICs(PMIC)becomemoreimportant，whichhavehugemarkettodayandinfuture．However,almostthewholedomesticmarketofthePMICish

5、eldbyforeignICcompanies．SoitisurgentandsignificanttodevelopPMIChavingOUrownIntellectualProperty．Powerdevicesareusedmoreandmorewidelyasthetechniqueofpowerelectronicsdevelops．Traditionalpowerdevicesproduceagreatdealofcurrentharmonicwavesandquadergy,whichwillpollutetheelectricnetwork．

6、Currentharmonicwaveswilldeterioratetheworkingenvironmentofelectricalequipments．andwillaffectthecommunicationsystemandothersystemsbeyondtheelectricnetwork．Quadergywillwastepowerenergy．SotheresearchingofPFCtechniqueisurgent，andithasbecomeoneofthetenfocusesinthepowerelectronicsfield．I

7、nthisthesis，firstly,therelevanttechniquesforpowermanagementICswereintroduced．AndthenthedesignofatypicalPMICproduct，APFCpreregulator,wasdescribed．Itsoperationprinciplesandcontrolmethodwereanalyzedindetail．Basedonanalysis，themainmoduleswereextractedaccordingtotheirfunctions，andthedes

8、ignofthemodulesWascomplete