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低功耗开关电源芯片
低功耗开关电源芯片是一种专为低功耗电子设备设计的集成电路芯片。
它通常包含多个功能模块，如开关管驱动电路、稳压电路、频率调整电路等，以提供高效稳定的电源供应。
低功耗开关电源芯片具有以下特点：
1. 高效节能：采用高效的开关电源技术，能够在输出电流变化时自动调节工作状态，提高电源的转换效率，减少功耗。
2. 小尺寸：采用集成化设计，将多个组件和电路集成到一个芯片上，减小体积，方便在小型设备中应用。
3. 低噪音：优化的电源设计和高质量的元件选择，使得低功耗开关电源芯片的输出电流稳定，噪音小，适合对干扰和噪音要求高的设备。
4. 高可靠性：具备过电流、过温和短路保护功能，能够有效保护设备免受外界干扰，提高设备的可靠性和稳定性。
低功耗开关电源芯片广泛应用于移动设备、消费电子产品、无线通信设备等领域，为这些设备提供稳定、高效、节能的电源供应。
简述一种开关电源待机状态下的低功耗控制电路作者：童辉来源：《科学与信息化》2019年第04期摘要针对开关电源在待机状态时仍然具有一定的损耗，此次通过利用所学知识设计了一个可以相对来说减小功耗的电路装置，该装置自动检测开关电源是否处于待机状态，通过MOS管对输入电流的控制，从而节约成本，控制效果比较满意，其采用电源工作前检测装置和电源工作后检测装置分别判断开关电源的负载状态，通过将控制电路分为四个装置进行优化设计，使电路结构简单清晰，生产成本和电路复杂度被有效降低。
关键词开关电源；低功耗；MOS管引言在开关电源技术领域，必要的稳定性以及将损耗控制在适当范围内是我们设计电路的前提。
当其工作的状态是在空载情况下，里面的功率开关管和控制芯片仍有一定的损耗。
我们是采用控制芯片对功率开关管的开关频率进行控制，本设计是通过特定的电路设计对开关电源的工作状态进行控制。
采用控制芯片的方案应用比较灵活，成本有点高，其效果不是很明显。
设计辅助电路的方案稳定性较高，节能效果明显，但是电路结构相对复杂[1]。
1 系统工作原理通过对开关电源的待机功耗的分析，此次设计了一种在待机状态下开关电源低功耗的控制电路，该控制电路可以智能检测开关电源的工作状态同时还可以改变其工作电流的大小。
针对现有此类控制电路控制过程不稳定的问题，采用电源工作前检测装置和电源工作后检测装置分别判断开关电源的负载状态，电源输入端的通断是由MOS管来控制的，促使其控制的效果具有一定得可靠性。
针对现有此类控制电路结构复杂和成本较高等问题，通过将控制电路分为四个装置进行优化设计，使电路结构简单清晰，生产成本和电路复杂度被有效降低[2]。
2 系统的方案设计本设计的技术方案如下：此次低控制电路其包括开关电源工作前状态检测装置、开关电源工作中状态检测装置、开关电源输入电流控制装置和电路供电装置。
开关电源工作前状态检测装置的输出端与所述开关电源输入电流控制装置连接。
摘要电力电子技术的发展使得开关电源的应用领域越来越广。
相比于传统的线性电源，开关电源有着体积小、功耗低、成本少、可靠性高等诸多的优势，因此在各类电子设备中得到了普遍的应用。
作为在我国能源结构中一直占据最重要位置的煤矿产业，其井下电源也由最初的线性电源逐渐被开关电源所取代。
而白光LED技术的发展也使得井下灯具中LED的使用率越来越高。
本文介绍比较了常见的开关电源的拓扑结构特点和控制反馈方式，结合LED 电气特性以及驱动方法，选用反激式电路，设计了一款基于高性能电流型PWM 控制器UC3842的单端反激式开关电源。
该电源以恒压型输出的方式驱动大功率白光LED完成井下的照明工作。
本设计将总体电路进行了模块化设计。
包含了前级EMI电路、整流电路、输入过压保护电路、钳位电路、UC3842芯片外围电路、反激变换器电路、反馈回路等等。
通过对各个模块电路的理论分析，确定了各组成模块中各个器件的器件型号以及参数数据。
最后通过saber仿真软件进行了仿真，得到了电路的工作性能参数。
关键字：开关电源，白光LED，反激式电路，UC3842，saberABSTRACTWith the development of power electronic technology switching power supply applications more pare with traditional linear power supply,switching power supply has a small size,low power consumption,low cost,high reliability advantage,that has been widely used in various types of electronic equipment.As China's energy structure occupies the most important position in the coal mining industry,the underground power from the initial linear power supply was gradually replaced by a switching power supply.The development of white LED technology also makes underground lamps LED usage is increasing.This article describes the comparison of the common characteristics of the switching power supply topology and control feedback manner,combined with LED electrical characteristics and driving methods,selection of Flyback circuits,based on high-performance current-designed UC3842PWM controller of single-end Flyback switching power supply.The power supply with constant voltage output to drive high power white LED complete lighting of the underground work.The overall circuit design modular analysis.It includes pre-EMI circuit,a rectifying circuit,input overvoltage protection circuit,a clamp circuit,UC3842chip peripheral circuits, flyback circuit,the feedback loop,and so on.Theoretical analysis of circuit through the various modules,each composition is determined the device type of the device and the parameters in the module data.Finally,Saber simulation software simulation, circuit performance parameters are received.KEY WORDS:switching power,white light LED,Flyback supply,UC3842,Saber目录摘要 (I)ABSTRACT (II)第1章绪论 (1)1.1本设计研究背景 (1)1.2国内外研究现状 (1)1.3本设计主要工作内容 (3)1.4论文组织结构 (3)第2章开关电源原理与LED特性 (4)2.1开关电源基本结构 (4)2.2开关电源拓扑结构 (5)2.2.1降压型（buck）开关电源 (5)2.2.2升压型（Boost）开关电源 (6)2.2.3升降压型（buck-boost）开关电源 (7)2.2.4正激式（Forward）开关电源 (7)2.2.5反激式（Flyback）开关电源 (9)2.3开关电源控制模式 (10)2.3.1电压型PWM (10)2.3.2电流型PWM (12)2.4LED特性 (13)2.4.1LED电气特性 (13)2.4.2LED驱动电路 (14)第3章开关电源电路模块设计 (15)3.1EMI滤波电路设计 (16)3.1.1EMI滤波基本原理 (16)3.1.2EMI电路参数计算 (18)3.2整流滤波电路设计 (19)3.2.1整流电路设计 (19)3.2.2滤波电容的计算 (20)3.3RCD缓冲电路设计 (20)3.4UC3842控制电路设计 (21)3.4.1UC3842芯片介绍 (21)3.4.2UC3842控制电路设计 (22)3.5输入过压保护电路设计 (24)3.6输出滤波电路设计 (26)3.7输出电压电流反馈电路设计 (27)3.7.1反馈电路原理介绍 (28)3.7.2反馈电路相关参数设计 (29)第4章功率变换电路设计 (30)4.1功率开关管的选择 (30)4.2高频变压器设计 (30)4.2.1磁芯的选择 (31)4.2.2最大占空比MAX D 的确定 (32)4.3.3初次级匝数比S P N /N 及匝数的确定 (32)4.3.4初次级侧绕组电感电流参数的确定 (32)4.3.5初次级绕组线径的选择 (33)4.3.6初级侧电感值的确定 (34)第5章仿真电路分析与设计总结 (35)5.1仿真电路设计 (35)5.2仿真结果分析 (35)5.3本次设计总结 (37)附录 (38)附录1：矿用低功耗DC/DC 开关电源电路图 (38)第1章绪论1.1本设计研究背景电源部分是电子设备的“心脏”，其性能的优良关系到电子设备能否正常工作[1]。
集成电路中低功耗电源管理的设计与实现随着现代科技的不断发展，电子设备的运行效能和功能愈发优越，但是我们也不得不面对设备功耗的增加问题。
低功耗电源管理技术的出现，可以在维持高效性能的同时，降低设备功耗，并延长电池寿命，成为电子工程师们在设计电路中的必不可少的技术。
本文将详细介绍集成电路中低功耗电源管理的设计与实现。
一、电源模块的组成在进行低功耗电源管理的设计时，需要首先构造电源模块。
电源模块的组成主要包括电池、电源管理芯片、电源模块和开关电源等。
其中电池是储存电能的设备，而电源管理芯片则控制和监测电池的充放电和电压稳定。
开关电源则能够将电源变为一个渐进的线性电源，使设备在低负载时能够更好地维持电池寿命。
以上组成部分都需要设计和配置，以便实现低功耗的效果。
二、电源管理芯片电源管理芯片是整个低功耗电源管理系统的核心组成部分。
它主要用于控制和监测电池状态，以达到延长电池寿命和减少功耗的目的。
例如，通过电源管理芯片来实现电池防溢出保护、电池电压监测、电池状态提醒等功能，可以避免电池的过充、过放或者短路等问题，提高电池的使用寿命。
电源管理芯片在低功耗电源管理中的应用还包括关键功耗的控制，比如在低功耗状态下关闭未使用的模块，降低主处理器的运行频率等等。
同时，电源管理芯片也具备一定的自我保护功能，在电源线路故障的情况下，可以及时关闭电源，避免设备受到损害。
三、电源模块当电池的电量充足时，可以直接用电池来提供电力供应；当电池电量不足时，就需要将电池和电源模块串联起来。
电源模块能够稳定电压，保持稳定的电量供应。
在整个电源模块中，电源模块的稳定性和电源管理芯片的负责性是两个同等重要的因素。
因为当电源模块不稳定或电源管理的芯片失效时，就很可能会出现不定时掉电、设备关机等问题。
四、开关电源开关电源是另一项关键的技术，主要用于将电池电源转化为符合设备工作要求的稳定电压。
传统的线性电源在功耗大的情况下，效率很低，电池电量的下降速度也快。
开关电源PWM控制电路芯片的设计开关电源是现代电子设备中常见的电源类型，它具有高效、稳定的特点，因此在各种电子设备中被广泛应用。
而PWM（脉宽调制）控制技术则是开关电源中常用的一种控制方式，它通过调节开关管的导通时间来实现电源输出电压的稳定调节。
本文将介绍开关电源PWM控制电路芯片的设计原理和步骤。
在开关电源PWM控制电路芯片的设计中，首先需要确定所需的电源输出电压范围和稳定性要求。
根据这些要求，选择合适的功率开关管和电感元件，并根据输出电流和电源电压计算出所需的功率开关管电流和电感元件电感值。
接下来，设计PWM控制电路的核心部分——控制芯片。
常用的PWM控制芯片有TL494、UC3842等。
这些芯片具有丰富的功能和良好的稳定性，可满足大多数开关电源的控制需求。
选择合适的芯片后，需要根据电源输出电压范围和稳定性要求，调整芯片内部的参考电压和反馈电压，以实现所需的输出电压。
同时，根据电源输出电流和开关频率，设置芯片内部的电流限制和频率调节参数，以保证电源的稳定性和可靠性。
在设计完成后，需要进行电路的仿真和调试。
利用仿真软件，可以对电路进行各种参数的调节和优化，以达到更好的性能。
在进行实际调试时，需要对电路的各个部分进行逐步测试，包括输入滤波电路、PWM控制电路和输出滤波电路。
通过测量输出电压和电流的稳定性和纹波性，以及开关管和电感元件的工作状态，来评估电路的性能和稳定性。
最后，根据实际应用需求，选择合适的保护电路和反馈控制电路，以提高电路的可靠性和安全性。
常见的保护电路包括过流保护、过压保护和短路保护等，而反馈控制电路可以实现电源的恒压或恒流输出，以适应不同的负载需求。
综上所述，开关电源PWM控制电路芯片的设计需要根据电源输出要求选择合适的元件和芯片，进行仿真和调试，以实现稳定、高效的电源输出。
通过设计合理的保护电路和反馈控制电路，可以提高电路的可靠性和安全性。
这些设计原则和步骤对于开关电源PWM控制电路芯片的设计具有重要的指导意义。
低功耗和高性能集成电路的设计方法与优化低功耗和高性能集成电路的设计方法与优化随着科技的不断发展，集成电路的应用范围越来越广泛，从智能手机到云计算，从物联网到人工智能，都离不开高性能和低功耗的集成电路。
因此，设计低功耗和高性能的集成电路成为了电子工程师的重要任务之一。
本文将介绍一些常见的设计方法和优化技术，帮助读者更好地理解和应用于实际设计中。
首先，我们来介绍一些常见的低功耗设计方法。
低功耗设计的目标是在满足性能要求的前提下，尽量减少功耗。
以下是一些常见的低功耗设计方法：1. 时钟门控：通过控制时钟信号的开关，可以在需要时打开电路，不需要时关闭电路，从而减少功耗。
2. 电源管理：采用适当的电源管理技术，如电压调节器、睡眠模式等，可以在不需要时降低电路的供电电压和频率，从而减少功耗。
3. 功耗优化电路：通过优化电路结构和逻辑设计，减少功耗。
例如，采用低功耗逻辑门、低功耗时钟电路等。
4. 优化数据传输：采用合适的数据传输方式，如串行传输、差分传输等，可以减少功耗。
接下来，我们来介绍一些常见的高性能设计方法。
高性能设计的目标是在满足功耗要求的前提下，提高电路的运行速度和性能。
以下是一些常见的高性能设计方法：1. 优化时钟频率：通过优化时钟信号的频率和相位，可以提高电路的运行速度。
例如，采用高速时钟发生器、时钟缓冲器等。
2. 优化电路结构：通过优化电路的结构和布局，减少信号传输路径的长度和延迟，从而提高电路的性能。
例如，采用合适的布线规则、缓冲器等。
3. 并行处理：通过采用并行处理技术，将任务分解为多个子任务并行处理，可以提高电路的运算速度和性能。
4. 优化算法：通过优化算法和逻辑设计，减少电路的延迟和功耗。
例如，采用合适的算法和数据结构，减少冗余计算和存储。
除了上述的设计方法外，还有一些常见的优化技术可以同时提高功耗和性能。
例如，采用低功耗的工艺制程、优化功耗和性能的权衡等。
此外，还可以通过仿真和优化工具，如SPICE、Cadence等，进行电路的仿真和优化，以实现更好的功耗和性能。
低功耗芯片设计与优化随着现代电子设备的不断普及和应用，对于低功耗芯片的需求也越来越迫切。
低功耗芯片设计与优化成为了电子工程和半导体行业的重要研究领域。
本文将讨论低功耗芯片设计的原理和方法，并探讨如何优化芯片的功耗性能。
一、低功耗芯片设计的原理和方法1.1 低功耗设计的目标和原则低功耗芯片设计的目标是在满足设备性能要求的同时，尽量降低芯片功耗，延长电池寿命。
在设计过程中，需要遵循以下原则：- 采用低功耗工艺：低功耗工艺可以通过降低晶体管的漏电流和开关电流来减少功耗。
- 优化电路结构：合理设计电路结构，减少功耗。
- 降低电压和频率：降低芯片的供电电压和工作频率可以有效降低功耗。
- 优化电源管理：采用有效的电源管理技术，提高能量利用效率，减少功耗。
- 优化时钟设计：合理设置芯片的时钟源和时钟频率，降低功耗。
1.2 功耗分析和优化方法低功耗芯片设计需要进行功耗分析，识别功耗的主要来源，并采取相应的优化方法。
常用的功耗分析和优化方法包括：- 静态功耗分析与优化：静态功耗是芯片在稳态工作条件下的功耗。
通过优化逻辑门设计、体电压技术和电源管理单元等，减少静态功耗。
- 动态功耗分析与优化：动态功耗是芯片在切换状态和工作时的功耗。
通过优化时钟源设计、节能算法和信号处理技术，降低动态功耗。
- 热耗散与优化：功耗会导致芯片发热，影响芯片性能和寿命。
通过优化散热设计和降低功耗，减少芯片的热耗散。
二、低功耗芯片设计的优化策略2.1 优化逻辑门设计逻辑门的设计对芯片功耗有重要影响。
采用适当的逻辑门类型和结构，优化逻辑门级数，可以减少功耗。
常用的优化策略包括：- 采用低功耗逻辑门：如CMOS逻辑门具有较小的开关功耗和静态功耗，能够有效降低功耗。
- 寄存器传输级设计：将逻辑操作分解为多个传输级，在每个传输级之间保存中间结果，减少逻辑门级数，降低功耗。
- 数据通路缩减：优化数据通路结构，减少冗余计算，提高电路效率，降低功耗。
2.2 采用低功耗工艺低功耗工艺是降低芯片功耗的重要手段。
单片机的电源管理及低功耗设计技巧在单片机的设计中，电源管理是非常重要的一环，尤其在如今对于低功耗、高效能的要求下，更是需要充分考虑电源管理的问题。
本文将介绍单片机电源管理的相关知识以及一些低功耗设计技巧，帮助大家更好地设计单片机系统。
首先，我们需要了解单片机系统中的各种电源模式。
在单片机运行过程中，有时需要正常工作模式，有时需要休眠模式或者其他低功耗模式。
为了实现这些模式之间的切换，需要合理设计电源管理电路。
一般来说，单片机系统的电源管理包括如下几个方面：1. 电源模块设计：电源模块的选取和设计对于整个系统的功耗和稳定性至关重要。
常见的电源模块包括稳压芯片、开关电源等，需要根据具体的应用场景选择适合的电源模块。
2. 电池管理：如果单片机系统需要使用电池供电，那么电池管理的设计就显得尤为重要。
需要考虑电池的类型、电量检测、充放电保护等问题，以确保电池的安全可靠性。
3. 时钟管理：时钟管理也是电源管理的一个重要方面。
单片机系统中的时钟模块需要根据具体的要求选择适合的时钟源，以实现低功耗和高精度的要求。
4. 供电检测：供电检测可以用来判断系统当前的工作状态，以便根据不同的情况选择合适的电源模式，从而实现节能的目的。
在电源管理的基础上，我们可以进一步讨论一些低功耗设计技巧。
在单片机系统中，功耗的优化是设计过程中需要着重考虑的问题。
以下是一些常见的低功耗设计技巧：1. 选择合适的工作模式：单片机系统通常具有多种工作模式，如正常工作模式、睡眠模式、停止模式等。
针对具体的应用需求，选择合适的工作模式以最大程度地降低功耗。
2. 外设管理：在单片机系统中，外设的功耗也是需要考虑的问题。
在不需要使用外设时及时关闭外设的电源以降低功耗。
3. 时钟频率调节：单片机系统中的时钟频率是影响功耗的重要因素之一。
根据实际需求调节时钟频率，可以降低功耗同时又满足性能需求。
4. 有效利用休眠模式：在单片机系统中，休眠模式通常具有极低的功耗，可以通过合理利用休眠模式来降低整个系统的功耗。
DATA SHEETSP6659P多模式、低功耗开关电源控制芯片版本号：V1.1一、概述SP6659P是一颗高性能、多工作模式的PWM控制芯片。
芯片可以工作在跳频及绿色模式，以此来减小空载和轻载时的损耗，也可以工作在QR工作模式及CCM工作模式，提高整机的工作效率。
SP6659P 在启动和工作时只需要很小的电流，可以在启动电路中使用一个很大的电阻，以此来进一步减小待机时的功耗。
SP6659P内置多种保护，包括：输入电压过低保护（Brown-out），输出电压短路保护，VDD 过压保护（OVP），VDD过压箝位，VDD欠压保护（UVLO），过温保护（OTP）等。
二、特点●230Vac输入待机功耗小于75mW●多种工作模式CCM@重载QR@中载Green Mode@轻载Burst Mode@空载●无噪声工作●固定65KHz开关频率●内置软启动功能●低启动电流，低工作电流●输入电压过低检测（Brown-out）功能●过压保护（OVP），欠压保护（UVLO），VDD电压箝位●过温保护（OTP）●DIP-7无铅封装三、产品信息产品型号封装SP6659P DIP-7，无铅四、应用范围●充电器●AC/DC电源适配器●机顶盒电源●开放框架式开关电源●个人电脑辅助电源五、极限参数：符号描述范围单位V DD VDD输入电压30 VV FB FB输入电压-0.3~7 VV CS CS输入电压-0.3~7 VT J工作结温-40 to 150 ℃T STORAGE存储温度范围-55 to 160 ℃T LEAD焊接温度（锡焊，10秒）260 ℃注：如果器件工作条件超出上述各项极限值，可能对器件造成永久性损坏。
上述参数仅仅是工作条件的极限值，不建议器件工作在推荐条件以外的情况。
器件长时间工作在极限工作条件下，其可靠性及寿命可能受到影响。
六、封装热损率产品封装θJC（℃/W）θJA（℃/W）DIP-7 20 75七、推荐工作条件：符号描述范围单位V DD VDD脚电压12~18 V八、输出功率电路型号 90Vac~265Vac密闭空间 开放空间 SP6659P24W—注：环境温度不高于50℃，且Drain 脚有较大面积覆铜改善散热。
引言开关电源的效率与功耗已成为设计师关注的焦点，而多模式控制已经成为电源控制芯片中高效率低功耗设计的主流趋势。
所谓多模式控制就是在开关电源的工作中根据负载情况的不同采用不同的控制策略，以降低其功耗，提高效率。
它是针对常用开关电源在轻载和待机条件下效率低的特点提出的，其设计思想可描述为：在重载下采用PWM 模式，以发挥其重载下效率高的优点;在轻载下采取PFM 模式，通过降低开关频率来降低功耗;而在极轻载条件下(待机模式下)则采取BURST模式来降低功耗。
目前，由于能源紧缺，国际国内均对降低用电设备的轻载和待机功耗给予了极大注意。
应指出的是，传统的多模式控制策略虽然改善了开关电源的轻载与待机效率，但未对控制芯片本身的静态功耗予以足够的重视，考虑到家电、办公设备等设备数量巨大，倘能将控制芯片的静态电流由毫安级降低一至两个数量级，其节电效能就十分可观。
文中给出一种低功耗开关电源控制芯片供电系统的设计并予以实现，其特点是可以降低控制芯片在轻载与待机模式下的功耗。
针对当前应用广泛的系统芯片的需要，分别设置了一个数字模块供电单元和两个模拟模块供电单元，其中一个模拟模块供电单元专门用于在重载条件下为控制模块供电，而在轻载和待机模式下则被关断，以降低芯片的静态功耗。
1 系统与电路设计1.1 系统构成整个系统的构成如图1所示。
系统中包括一个欠压锁定电路(UVLO,Under voltage lockout)，用于保证电路在合适的电压范围内正常工作;一个带隙基准电压源和一个专为数字模块供电的电压源(记为VDD_D)，分别为芯片提供基准偏置和数字部分的电源。
具体构成时此两模块包含在UVLO模块内。
两个电压调整器(REGULATOR)分别产生一个5 V和一个4.3 V 的稳定电压，其中5 V稳定电压源输出记为REG,用于在重载时为控制器供电(轻载时关断);4.3 V 稳定电压源输出记为VDD_AD,用于轻载时的供电。
当然，必要时还可以利用带隙基准产生更多不同的电压以满足复杂控制模式的需要。
图1电源系统框图此外，本设计中还设置了一个REF-OK模块来判断上电后电源系统是否已进入正常工作状态。
1.2 欠压锁定电路的设计欠压锁定电路又称UVLO,见图2.图中 VDD为芯片外部供电电源，设计值为12 V.欠压锁定电路的窗口设置为7~9.5 V,即上电后电压上升到大于9.5V 时芯片开始正常工作，而当供电电压小于7 V时芯片停止工作。
考虑到欠压锁定电路在电源控制芯片中的重要性，设计给出了两种实现方案，并对两种控制策略的性能进行了分析与比较。
图2 两个比较器实现的欠压锁定电路图2给出第一种欠压锁定电路的原理图，称为U-VLO1,这是用两个比较器实现的欠压锁定电路。
VDD是外部供电电压源，K1、K2 是小于1的常数，且K1>K2,VREF为1.25 V带隙基准电压，LATCH是由两个反相器组成的锁存器。
图中标的UVLO_out代表欠压锁定信号，状态设置是UVLO_out=0时有效。
电路的工作原理可简述如下：12 V供电电压可在VDD比较低时建立一个PTAT (Proportional toabsolute temperature)电流源，然后利用其建立起带隙基准电压源;当VDD由0上升时，带隙基准电压r首先建立，此时两个比较器的输出为低电位，P1导通，输出为高电位;当K1VDD大于 r时，COMP1输出跳变，N1管导通，锁存器锁存上一个信号，UVLO为高电位(注意其为低电位有效);当K2VDD大于VREF 时，N2导通，则UVLO-out为低电位，使能其他模块;随着VDD减小，K2VDD首先小于VREF,N2关断，则锁存器锁存信号，UVLO-out保持;当 VDD减小到K1 VDD小于VREF时COMP1跳变，P1导通，N1关断，则输出UVLO-out 为高电位，关断整个控制芯片。
表1 UVLO 的状态对应表另一个方案是利用一个比较器实现的UVLO电路，称UVLO2.该电路的特点是通过外部迟滞实现了欠压锁定功能，可应用于高压和低压场合，如图3.电路的工作原理如下：当VDD由0上升到一个比较小的值时，带隙基准电压VREF首先建立，当VDD上升到：时，比较器开始跳变，N1关断，UVLO-out为0,使能整个控制芯片。
当外部电源电压开始减小到：时，比较器跳转，N1开通，UVLO-out开始变l.通过合理设置R1、R2、R3值就可以使VDD1=9.5 V,VDD2=7V,即VDD上升到9.5 V时UVLO输出为零，芯片正常工作; VDD下降到7 V 时芯片停止工作。
图3 用外部迟滞实现的欠压锁定电路两种方案的工作特性对比结果如表2所列。
需要指出的是，若直接用门电路实现施密特触发，由于"的工艺离散性，将使触发电压难以准确控制。
表2 两种欠压锁定电路比较经比较可知，UVL02结构较为简单，面积小，启动电流小，有利于降低功耗。
因此，本设计最终采用了UVL02方案。
此外，为最大限度减小功耗，设计中将带隙基准电压、数字电源和欠压锁定电路集成在一起。
具体电路图见图4。
图4 欠压锁定和数字电源的具体电路图图中利用带隙基准电压加上四个二极管连接的三极管产生一个大于4 V 的电压，然后经过M0S管产生一个大约2.65 V左右的电压。
这个电压在基准电压建立后就产生了，主要用于为欠压锁定电路的数字部分供电，并且担任了为整个系统的数字电路供电的任务。
1.3 5 V基准电压源(REG)图5为5 V稳定电压源(REG)的电路原理。
其中P1、P2、P3、P4组成共源共栅结构，可以提高电流镜的镜像精度，同时提高电源抑制比。
Q3、Q4、R 1、R2组成一个带隙基准电压，这样可以减小额外的电流支路，降低功耗。
Q1、Q2组成达林顿结构，增加输出能力。
P5、P6增加匹配，减小沟道长度调制效应。
Q1、Q2、R3、R4、R5、R6、Q4、P5、P6组成一个负反馈环路，将REG电压稳定在5 V。
图中C具有两种作用：1、记忆直流工作点;2、补偿环路电容。
稳压机理如下：当负载增加时，REG电压下降，则Q4基极下降，集电极升高，经过P5、P6,使得Q1、Q2基极升高，REG 电压升高;反之亦然。
REG电压是片上多数模块的供电电压，驱动能力设计为4mA。
图5 5 V 稳定电压源1.4 4.3 V稳定电压源4.3 V 的稳定电压源(VDD-AD)用来在轻载时为系统供电，始终保持工作，在BURST模式下由它为模拟模块供电。
图6 4.3 V 的稳定电压源是带隙基准电压，通过一个运放、一个达林顿结构的晶体管和一个电阻分压网络组成负反馈环路来产生4.3 V 的稳定电压。
其稳压机理如下：当负载增大时，VDD-AD电压下降，此时A点电压下降，使运放的输出上升，则Q1、Q2基极升高，REG电压重新升高，获得稳定;反之亦然。
VDD-AD是检测模块的供电电压，设计驱动能力为2 mA.芯片负载减小时，关断REG,减小了芯片的静态功耗，这样既能保证芯片的驱动能力，又同时降低了芯片的静态功耗。
图7 REF-OK 电路的设计1.5 REF_OK模块REF_0K模块用以标志电源系统是否建立好，以控制决定供电单元是否正常开始工作。
其中两个比较参考电平REFOK1、REF0K2的关系始终保持为REFOK1<REF0K2.电路的工作原理如表3,形成的滞回窗口不仅保证了REG的精度，而且提高了整个供电单元的抗干扰性能。
< p>表3 REF_OK 的基本功能表1.6 模式控制逻辑模式控制逻辑用以保证在进行模式选择时，电源系统正常工作。
当FB电压底于0.5 V时，该控制逻辑通过内部电流滞回比较器自动选择进入待机模式。
RUN信号(其为高电位有效)用来关断绿色多模式反激变换器中的其它控制模块，以实现低待机功耗。
图8 模式控制逻辑2.版图设计及测试结果2.1 版图设计图9给出了制得的多模式开关电源控制芯片的显微照片，其中用线框标出的部分就是所设计的供电模块，包括：欠压锁定电路，数字电源，模拟电压源(5 V稳定电压源，4.3 V稳定电压源)，REF_OK等子模块。
两个模拟电压源因功率较大，可视为热源，将其统一放置在版图的左边，而PTAT、带隙基准等敏感模块则尽量远离热源，放置在版图的右边，欠压锁定电路也放置在版图的右上角。
图9 芯片的显微照片2.2 Regulator的测试5 V 电压的PSR测试波形如图10所示。
由此图可见，其PSR可以达到-60 dB.该供电模块在工作频率为40~130 kHz的绿色多模式反激式控制器中的应用表明，它对来自电源的干扰具有较好的抑制能力。
图10 5 V电源的PSR2.3 供电系统的测试UVLO的启动电流测量值仅为17.8 A,实现了系统的低启动电流。
系统上电和掉电的测试结果如图11和图12所示。
可见系统在VDD的设置门限内工作良好，REF-OK可以正确指示各个供电模块正常工作。
掉电过程正好相反。
图11 供电模块的上电和掉电过程(1)图12 供电模块的上电和掉电过程(2) 2.4 模式控制和效率测试系统的多模式控制测试结果见图13。
中载或重载下系统采用PWM 模式工作，许多单元的供电电源为REG=5 V.极轻载条件下则关断5 V的供电电源，减小系统的待机功耗，同时也有利于减小EMI和噪声。
其过程如下：当FB电压低于一个阈值时，待机模式选择，则SHUTDOWN信号变高，关断5 V 电压源REG模块，同时VDD-AD继续给芯片供电，保证在轻载时芯片的检测能够连续实现。
图13 供电单元多模式下的节能过程图14给出了集成了该低功耗电源系统的绿色多模式反激式控制器的效率图(工作频率为40~130kHz)，并与传统的反激变换器效率进行了比较。
由图可知，采用多模式反激式控制降低了芯片的轻载功耗，提高了效率。
图14 反激变换器效率比较3 结论提出了一种开关电源控制芯片供电系统的设计方案，可在不同负载条件下为芯片提供合适的供电方案，保证其高效低功耗工作。
设置的UVLO模块保证了芯片在电源波动过程中的正常工作。
芯片测试的结果很好地验证了设计思想。
