高集成度高效率交流-直流（AC-DC）变换器输出控制的关键技术研究

发布时间：2023-11-11 11:55

　　交流-直流(AC-DC)变换器控制芯片广泛应用于各种便携式电子设备的适配器、家用电器电源、照明电源等电路中。交流-直流变换器控制芯片的发展趋势为高效率、高集成度、高输出精度与智能化等。基于反激式(Flyback)交流-直流变换器的特点,本文针对其集成化及效率优化的关键技术进行了研究,主要研究内容:为实现全集成原边控制恒流输出反激控制器,提出并设计了原边全集成退磁时间检测电路;为实现高精度恒压输出控制并实现控制器的集成化,提出并设计了用于原副边配合恒压输出控制的通讯方式及状态机,并且设计了片上集成高压电容隔离通讯方案及电路;为提高同步整流反激变换器的整体效率,提出并设计了用于优化反激同步整流效率的自适应电压过零检测技术。本文首先分析了应用于恒流输出场合下的反激变换器,提出了一种全集成的原边控制恒流输出反激控制器。为了提高系统集成度,采用了片上集成高压功率器件、片上集成退磁时间检测及无需片外补偿恒流控制电路的方式。通过分析反激式交流-直流变换器的工作特性以及利用退磁时间进行恒流控制的控制方法,提出了一种利用功率管栅极进行退磁时间采样的反馈方法,并分析了电路中的寄生参数对退磁时间采样的影响。...

【文章页数】：141 页

【学位级别】：博士

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致谢
摘要
Abstract
1. 引言
    1.1. 研究背景及现状
        1.1.1. 电源管理芯片分类
        1.1.2. 交流-直流变换器控制芯片的研究现状及关键技术点
        1.1.3. 交流-直流变换器控制芯片产品现状
        1.1.4. 交流-直流变换器控制芯片的发展趋势
    1.2. 论文的主要工作和组织框架
    1.3. 论文的创新点
        1.3.1. 原边峰值电流控制及输出恒流控制
        1.3.2. 电容隔离副边恒压控制
        1.3.3.自适应同步整流
2. 反激式变换电路基本工作原理
    2.1. 反激变换器功率级基本工作原理
        2.1.1. 连续导通模式下反激电路稳态工作分析
        2.1.2. 断续导通模式下反激电路稳态工作分析
        2.1.3. 连续导通模式与断续导通模式的比较
    2.2. 反激电路的控制方式及原理
        2.2.1. 脉冲宽度调制(PWM)控制方式
        2.2.2. 脉冲频率调制(PFM)控制方式
        2.2.3. 跳脉冲调制(PSM)控制方式
        2.2.4. 混合控制方式
    2.3. 反激电路的隔离反馈方式及原理
        2.3.1. 光耦隔离反馈
        2.3.2. 辅助绕组反馈
        2.3.3. 原边绕组直接反馈
        2.3.4. 互感线圈隔离反馈
        2.3.5. 各种反馈方式的比较
    2.4. 小结
3. 原边峰值电流控制及输出恒流控制
    3.1. 原边恒流控制基本原理
    3.2. 全集成原边恒流控制器系统概述
    3.3. 关键模块电路实现及其工作原理
        3.3.1. 恒流控制主控制环路实现及工作原理
        3.3.2. 片上退磁时间检测电路实现及工作原理
    3.4. 电路测试及结果分析
    3.5. 小结
4. 电容隔离副边恒压控制
    4.1. 系统概述
    4.2. 系统框图及工作原理
        4.2.1. 主回路工作原理
        4.2.2. 系统状态转换与控制时序
    4.3. 关键模块电路实现及其工作原理
        4.3.1. 高压电容隔离通讯电路实现
        4.3.2. 原边高压供电电路实现
        4.3.3. 副边双路供电电路实现
    4.4. 电路测试及结果分析
    4.5. 小结
5. 自适应同步整流
    5.1. 系统框图及概述
    5.2. 关键模块电路实现及其工作原理
        5.2.1. 过零比较器电路实现及工作原理
        5.2.2. 动态补偿电压生成模块
    5.3. 电路测试及结果分析
    5.4. 小结
6. 总结及展望
    6.1. 论文工作总结
    6.2. 存在的问题和不足
    6.3. 未来工作展望
参考文献
作者简历及在攻读博士学位期间主要研究成果



本文编号：3862545