高效率智能化的绿色电源是任何一个优良的有源电子系统所应具备的。集成了多模式控制和监视保护功能的脉宽调制(PWM)集成电路芯片,是当今开关电源系统的核心部分,优良的PWM控制集成电路芯片可以大大减小了当今开关电源的体积并提高效率和可靠性。本文设计了一款多模式高效率高可靠性低干扰的绿色开关电源控制芯片。准谐振(QR)与脉频调制(PFM)联合的工作模式为在非常宽的输出功率范围内实现高转换效率提供了可能。可控脉冲触发(Burst)的待机模式保证在待机情况下功耗小于300mW。准谐振工作模式在提高转换效率的同时减小了电磁干扰。为了实现可靠的准谐振工作模式,设计准确的波谷检测电路是十分关键的,因为只有在功率管漏极的电压极低值开启功率开关管(MOSFET)才可以将开启损耗降到最小。在开关电源启动时,负载端的储能电容两端电压为零,相当于一个非常大的负载,可能引起错误的过载过流保护动作。在芯片启动时将过载过流保护屏蔽一段时间可以解决此问题,但是这样做不仅降低了芯片的可靠性,还可能使输入端产生“浪涌电流”造成输入电压波形塌陷使供电质量变差,还带来电磁干扰(EMI)等诸多问题。本文在控制器中设计了一个软启动电路,使开关电源能够在开启的一段时间内逐步提高占空比来给负载电容充电,当负载电容电压达到输出额定电压后,软启动结束并自动切换到正常工作模式。为了提高芯片的稳定性和可靠性,本文还设计了完善的各保护电路,包括过载保护、过压保护、欠压锁定、过流保护、过温保护等,目的是让芯片在任何可预见的恶劣情况下都能使保护电源系统和芯片本身,使之成为一款真正的绿色智能芯片。针对准谐振电流模式开关电源在一定程度上牺牲了电流模式中的电压前馈特性。本文详细分析了问题产生的原因,研究了解决的方法,设计了线电压前馈补偿模块。仿真结果的对比表明,在同一电源系统中,采用加入电压补偿模块的芯片可将原系统0.5%的输入电压调整率降至0.17%以内。电压前馈特性的改善不仅可以提高电源输出的质量,还可以减小滤波电容的大小节约电源成本,而且小的滤波电容对只有无源功率因数矫正(PPFC)的小容量电源提高功率因数也有一定的意义。