一种新型高频整流的单片隔离式电源的设计

发布时间：2020-06-07 09:29

【摘要】：随着万物互联的信息时代来临,“智能+”开始越来越多的被提及。特别是5G通信技术的推广,使得人们享受信息文明的速度越来越顺畅。其背后的高频数字通信系统仰赖于良好的电气隔离,以满足信息传输的完整性和稳定性。隔离电源因其能够同时提供功率传输和数字信号隔离而被广泛用于电子通信系统或工业监测仪器中。基于空芯微型薄膜片式变压器的隔离电源具有隔离性能好、磁抗扰度高、体积小、可单片集成等优点,是实现供电系统与数字隔离器单片集成的上佳方案。同时,低压、低功耗的电源解决方案在成本与效率之间存在的矛盾,使得研究新型单片隔离电源具有十分重要的意义。本课题主要研究与设计一种新型高频整流的单片隔离式电源,比之于传统的隔离电源结构,其拥有更高的功率转化效率。采用C类振荡器在原端产生频率为191MHz的交流信号,经空芯微型变压器传输到副端,再经全波整流电路以及电压反馈环路调控,实现稳定的直流输出电压。脉冲宽度调制信号驱动振荡器电路中的尾电流晶体管,以实现对功率传输时长的控制。同时电路可通过外部端口选择输出电压为3.3V或5V,且输出具有非常小的电压纹波和电流纹波。两种输出状态下,电源均可提供大于400mW的输出功率。论文首先对隔离电源作简单概述,介绍其发展态势,然后在电磁耦合技术的基础上提出所设计的单片隔离电源的系统结构。重点对C类振荡器、空芯微型变压器、CMOS全波整流器的工作原理进行详尽分析,设计出满足性能指标的主体功能部分。在结合外围基础模块设计的基础上,选用某工艺厂商的0.35μm BCD工艺制程,并采用EDA软件辅助验证整个系统的性能。最终,在负载电流保持大于30mA的较宽范围内,输入/输出电压均为3.3V的状态下,可拥有36%左右的功率转换效率;输入/输出电压均为5V的状态下,可拥有39%左右的功率转换效率。当负载电流大于100mA时,功率转换效率与同类电路相比,平均有5%左右的提升。
【图文】：

磁芯复位

传统变压器
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TN86

【参考文献】

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本文编号：2701211