一款计算机ATX半桥开关电源的设计与实现

发布时间：2020-09-16 13:10

　　本项目的目的是设计一款适用于个人台式计算机的半桥电源控制芯片。今天,伴随着计算机技术的飞速发展,计算机所消耗的功率也随之不断增长。从而对计算机电源效率的要求变得愈来愈高。对于一个功能强大、高效能的计算机电源而言,半桥电源的控制芯片是其中的关键。同时,高性能控制芯片的设计也是一个巨大的挑战。本论文设计出的芯片能够控制与监测整个半桥电源的运转,具有远程开启与关闭电源,输出过压与欠压保护,输出过功率保护等一系列功能。同时,一个独创性的交流采样电路能够在市电波动时对计算机进行反锁定自动重启。此外,两个高精度的三端稳压基准源TL431集成于芯片内部,用于5V辅助电源与3.3V输出的稳压。本文首先介绍了个人计算机ATX半桥电源的基本原理。然后分析了AC/DC变换器的几类主要拓扑形式,如正激、反激、推挽、半桥、全桥拓扑,最后得出了半桥变换器相比其他拓扑在台式计算机电源中具有更为优良性能的结论。在论文的第三章,一个具体的基于本项目设计的控制芯片的计算机ATX电源应用电路被详细阐述。在论文的主体部分,对所设计的控制芯片的主要子模块包括欠压锁定、电压参考源、电流偏置、振荡器、误差放大器、软启动、输出驱动、TL431、交流监测与采样、过功率保护、反锁定进行了设计与仿真。仿真的结果满足设计要求。在论文的最后,简单介绍了该芯片设计所选用的工艺与版图验证。此半桥控制芯片采用中纬积体(SINOMOS)1μm BiCMOS工艺,正在流片过程中。待流片完成通过测试,芯片即可投入商用。
【学位单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2007
【中图分类】：TP303.3
【部分图文】：

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第二章半桥变换器原理与设计对于计算机 ATX 电源这样的高压大功率、具有多路输出的电源来说，通常采用带变压器隔离的开关电源，单端正激、单端反激、推挽、半桥、全桥式结构均能完成其所需功能。因此，本章首先列举了能够实现 ATX 电源的变换器的几种结构[5] [6] [7]，并对这几种结构的工作原理、适用范围、优缺点分别进行了探讨与比较，给出了半桥变换器作为计算机 ATX 电源主流实现形式的理论依据，最后详细分析了半桥变换器的性能要求、实现形式、控制模式。2.1 AC/DC 变换器结构的选择2.1.1 正激变换器

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i2图 2-4 反激变换器的工作波形从上面对正激与反激变换器的分析我们可以得出：对于单端正激变换关管处于导通，还是截止都能向电容 C 充电和向负载 R 提供电流，因上叠加的交流纹波分量较小。然而，对于反激变换器，仅在开关管截能量向向电容 C 充电和向负载 R 提供电流。因此，就直流输出OUTV 的单端正激要优于单端反激。但是，反激变换器不存在从市电电网串入波动直接经变压器向副边传递的问题。因此，就抗市电电网串入干扰反激要优于单端正激变换器。推挽变换器单端正激电路原理图如图 2-5 所示。

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M2栅电压M1漏源电压M2漏源电压变压器副边（1）点电压变压器副边（2）点电压0VUi2Ui0VUi2Ui21nUin21nUin 21nUin21nUin 图 2-6 推挽变换器的工作波形2.1.4 半桥变换器

【引证文献】