开关电源以其高效率、小体积等优点获得了广泛应用。传统的开关电源普遍采用电压型脉宽调制(PWM)技术,而近年来电流型PWM技术得到了飞速发展。相比电压型PWM,电流型PWM具有更好的电压调整率和负载调整率,系统的稳定性和动态特性也得以明显改善,特别是其内在的限流能力使控制电路变得简单可靠。本文基于1μm HV CMOS工艺,利用Cadence EDA电路设计软件和Hspice仿真软件设计了一款低功耗的电流模式PWM控制器芯片。该芯片适用于反激拓扑结构的中小功率AC/DC开关电源模块。文中在详细分析开关电源的基本工作原理的基础上,给出了PWM控制器芯片的整体结构,并对各个子电路模块进行了设计和仿真分析。在轻载或者无负载的情况下,芯片进入Burst控制模式,通过降低芯片的工作频率来减小外围器件MOSFET的开关损耗和高频变压器的磁芯损耗,提高电源的转换效率,降低系统的待机功耗。为了减小系统的EMI辐射干扰,设计了频率抖动电路,通过微调芯片的工作频率来改变信号的频谱分布,降低电磁干扰的峰值,改善系统的EMI性能。由于芯片采用的是峰值电流控制方式,当占空比大于50%时,存在亚谐波振荡和噪声敏感等问题,因此设计了斜坡补偿电路,可以避免谐波振荡的发生,增强系统的稳定性。在芯片的输出级设计了软栅驱动电路,利用两个大尺寸NMOS管组成图腾柱式输出结构,这种结构驱动能力较大,可以直接驱动外部MOSFET开关管。此外,芯片内部还集成了完善的保护电路,包括逐周期电流限制保护(OCP)、过温保护(OTP)、过载保护(OLP)、钳位保护、过压保护(OVP)以及欠压锁定(UVLO)。根据设计规则完成版图的设计,并利用Dracula版图验证工具对整个版图进行了DRC和LVS检查,最终版图面积约为1.4mm×1.7mm。芯片完成了流片,对封装后的芯片成品进行了测试,测试结果表明,芯片工作正常,各项指标基本满足设计要求。芯片的正常工作电压为12V～23V,正常工作温度为-20℃～85℃,可应用在笔记本电源适配器、电池充电器、电视机顶盒电源等电子设备中。