【摘要】：隨著電子技術的飛速發展,電源技術在各種電子產品中都具有非常重要作用,也逐漸成為人們日常生活必不可少的科技力量。出于安全和數據完整性考慮,通常需要在電路元件之間進行電氣隔離,而低壓、低功耗的電源解決方案的成本和效率讓隔離電源的發展受到了限制。此時研究新的隔離電源解決方案具有十分重要的意義。本課題主要研究與設計一款基于片上變壓器的電源隔離芯片。它可以同時提供電源隔離和數字信號隔離功能,整個系統全部都集成在一款芯片中。電源隔離通道無需大量的外圍器件就可以提供5V或者3.3V的隔離電壓輸出和最大0.5W的功率輸出。它主要應用于低功耗、低成本應用中,在輕載到重載輸出范圍內都提供相對恒定(34%)的轉換效率。芯片采用片上隔離變壓器磁耦合隔離,為了提高效率,原邊功率振蕩器利用LC諧振提供180MHz的功率信號,副邊經過全橋整流和電壓反饋環路控制輸出電壓穩定。反饋脈寬信號通過反饋變壓器控制原邊LC諧振的開關,實現功率的傳輸,而不是控制變壓器開關,這樣的方式可以得到更高的電源傳輸效率并獲得穩定的輸出電壓。本文首先對隔離技術做了概括性描述,介紹并分析了其發展現狀與發展趨勢,然后在闡述諧振變換器的基本原理與開關電源基本控制方式的基礎上,重點介紹了偏置電路、基準電壓源、三角波電路、欠壓閉鎖模塊、誤差放大器以及原邊振蕩器等模塊的設計思路和工作原理,并且通過EDA軟件實現設計并且仿真驗證。最后重點對整體電路進行了仿真,各項參數都達到了預期設計指標,順利完成課題設計。
[Abstract]:With the rapid development of electronic technology, power technology plays a very important role in all kinds of electronic products, and has gradually become an indispensable scientific and technological force in people's daily life. Due to security and data integrity, electrical isolation between circuit components is usually required, while the development of isolation power is limited by the cost and efficiency of low-voltage and low-power solutions. At this time, it is very important to study the new isolated power supply solution. This paper mainly studies and designs a power isolation chip based on-chip transformer. It can provide both power isolation and digital signal isolation, the whole system is integrated into one chip. The power isolation channel can provide 5 V or 3.3 V isolation voltage output and up to 0.5 W power output without a large number of peripheral devices. It is mainly used in low power and low cost applications. It provides relatively constant conversion efficiency (34%) in the range of light load to heavy load output. In order to improve the efficiency, the primary side power oscillator uses LC resonance to provide the power signal of 180MHz, and the secondary side is controlled by full-bridge rectifier and voltage feedback loop to control the output voltage stability. The feedback pulse width signal can realize the power transmission by controlling the switch of the LC resonance in the primary edge of the feedback transformer instead of controlling the switch of the transformer. In this way the transmission efficiency of the power supply is higher and the output voltage is stable. This paper firstly gives a general description of isolation technology, introduces and analyzes its development status and development trend. Then, on the basis of expounding the basic principle of resonant converter and the basic control mode of switching power supply, the bias circuit is introduced emphatically. The design idea and working principle of reference voltage source, triangulation circuit, under-voltage latch module, error amplifier and primary oscillator are designed and simulated by EDA software. Finally, the whole circuit is simulated, and the parameters reach the expected design target, and the project design is completed successfully.
【學位授予單位】：電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TM46

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本文編號：2299525