开关电源应用领域众多,市场规模庞大,有着便携化、小型化、成本低廉化的发展趋势。原边反馈(Primary-Side-Regulation,PSR)是近年来出现的一种新的控制技术,与副边反馈技术相比,原边反馈技术去掉了光耦合器、TL431以及一些匹配元件等,在提高系统的稳定性的同时,还减少了电路板面积,降低了生产成本。目前比较成熟的是PWM型开关电源,PWM型开关电源采用PWM固定开关频率调节控制开关管的导通,在待机状态下采用跳频控制方法,输出纹波将会非常大,因此难以实现低功耗开关电源的设计。实现低待机功耗最好的解决方案是大幅降低待机中的开关频率,减少传输能量,实现低待机功耗的功能。PFM型开关电源具有无可比拟的优点,它更容易实现低功耗和开关管控制,具有重要的研究意义。本文设计了一款应用于反激式开关电源的PFM型原边反馈开关电源控制芯片。论文探索了反激式开关电源的基本工作原理和控制模式等,为芯片的设计做了充分的理论准备,根据设计要求详细研究了芯片的关键技术,根据其应用环境制定出了芯片功能模块框图。芯片采用恒流恒压控制方式。开关电源刚开始工作时,输出电压较低时,开启恒流模式,通过恒定的大电流对输出进行快速充电,输出电压缓慢上升。当输出电压达到一定电压之后,恒压模式开启,恒流模式关闭,输出将被慢慢充满。根据芯片实现的功能可以将芯片内部划分为五大功能模块,即电源模块、恒压模块、恒流模块、原边峰值电流限制模块以及输出驱动部分。其中主要的电路模块有启动电路、内部低压源产生电路、采样控制电路、误差放大电路、恒压控制电路、线损补偿电路、峰值电流检测电路、恒流控制电路、前沿消隐电路、逻辑控制电路等。使用Cadence公司的Spectre工具对芯片各个子电路模块以及系统进行仿真测试并给出了波形数据,使得各项参数满足设计要求。芯片电源模块可提供5.5V的启动输出电压,并产生3.54V的电压基准确保芯片各个模块正常工作。芯片可以实现应用级电路的恒压恒流控制,使得输出电压缓慢上升直至稳定在5V。最后采用virtuoso的layout editor工具基于FMIC的1.5μm Bi CMOS工艺完成了芯片的版图设计,使用calibre完成了版图的物理验证,包括版图图形设计规则检查以及版图和电路的一致性检查,分别为DRC和LVS,达到了芯片的流片要求。