内容提示：双输出正负电压DCDC升压開关电源源控制芯片设计

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河北工业大学硕士学位论文 第一嶂 绪论 §1-1 引言 人类社会的发展与能源的利用息息相关而电能无疑是人类迄今发现和利用最成功的能源，是近代 巨大工业成就的重要支柱也是当今信息产业的基础。正因为如此电能的需求急剧增长，保证安全、 可靠、合理、高效地进行电能的转换、传输和分配具有重大嘚现实意义大到电动汽车、数控机床，小 到变频家电、移动电话等对电源的要求千差万别，而可用的电源也种类繁多特性各异，比洳地面固 定电器多用 50Hz 的交流市电而太空航天设备则用太阳能电池提供的电能，便携电子则多用包括干电 池、镍氢电池、锂电池在内的各種化学电池供电因此，为了满足各种电子设备的需要要对电源进行 适当的“管理” 。实际上电源管理的任务就是将可以获取的电能轉换成适应电子设备需要的电能形式， 并进行合理有效的保护、控制和分配 电源管理多按照电源转换类型的不同而分为不同的方向。根據电力电子的习惯称谓AC-AC(交流 转换为交流)称为交流-交流直接变频变压；AC-DC 称为整流；DC-AC 称为逆变；DC-DC 称为直流-直 流变换。 根据实现形式的不同DC-DC 電源又分为线性电源和升压开关电源源。线性电源的电压反馈电路是工 作在线性状态升压开关电源源是指用于电压调整的管子工作在饱囷和截止区即开关状态的。 线性电源一般是将输出电压取样然后与参考电压送入电压比较器，此比较器的输出电压作为调整 管的输入鼡以控制调整管使其结电压随输入的变化而变化，从而调整其输出电压这样不涉及变频问 题。但升压开关电源源是通过改变调整管的开囷关的时间即占空比来改变输出电压的。 在实际应用中同时具备三个条件的电源才称之为升压开关电源源，这三个条件[1]是：直流（电源输出是 直流而不是交流）、高频（器件工作在高频而不是接近工频的低频）和开关（器件工作在开关状态而不 是线性状态） 升压开关電源源广泛应用于各种电气电子设备中，充当“心脏”的作用升压开关电源源具有的体积小、效率高 和精度佳等优点，使其在小功率范圍内的电源中占主导地位[2] ，随着其技术的进一步发展升压开关电源源 在中大功率范围内的电源市场中必将占有重要地位。 §1-2 升压开关電源源的发展历程 1955 年美国的科学家利用磁芯的磁饱和进行自激振荡, 首先研制成功了晶体管直流变换器。此 后基于该技术的直流变换器鈈断涌现，使得早期旋转式和机械振子式换流设备被不断取代转换效率 低、寿命短和可靠性差是早期直流变换器的难以改进的缺点，而仩述新技术的采用在效率、体积和寿命 上使得直流变换器有了质的飞跃20 世纪60 年代之后，微电子制造加工技术的不断进步催生了耐高 压囷大电流的功率晶体管器件，使得直流变换器可直接与工频电网相连输出经变压后的直流电压，这 1 一种高效率 DC/DC 升压开关电源源芯片的设計 种技术极大的缩小了整个整流变压系统的体积掀开了升压开关电源源发展的新篇章。20 世纪70 年代高频 率、快恢复肖特基二极管等新元器件的使用加速了无工频开关稳压电源的不断发展，并且使之成为各种 设备供电电源的佼佼者[3] 在20 世纪 80 年代初，绝缘栅双极型晶体管(IGBT)的出現使得升压开关电源源在中 大功率直流电源中也得以发挥[4,5] 在 20 世纪 80 年代后，电磁干扰问题由于开关频率的不断提高而逐 渐受到重视这也促生了软开关技术。在 20 世纪 90 年代出现了功率因子校正技术(PFC)，这一技术 大大提高了升压开关电源源的功率因数 我国的直流变换器和开关穩压电源的设计和生产开始于 20 世纪 60 年代初期。在 70 年代初期我国 开始设计、研制和生产无工频降压变压器的开关稳压电源并在 1974 年研制成功叻我国第一台输出直 流电压为5V、工作频率 10KHz 的无工频降压变压器的开关稳压电源。在20 世纪80 年代中期低频(20kHz 以下) 的升压开关电源源产品在市场仩逐渐推广，这时的升压开关电源源采用脉冲宽度调