基于降压型PWM的DC-DC转换器的控制方案

电源管理芯片实际上也是指具有自动控制环路和保护电路的DC-DC变换芯片，是开关电源的核心控制芯片。电源管理芯片在90年代中后期问世，由于替换了大部分分立器件，使开关电源的整体性能得到大幅度提高，同时降低了成本，因而显示出强大的生命力。

我国开关电源起源于1970年代末期，到1980年代中期，开关电源产品开始推广应用。那时的开关电源产品采用的是频率为20 kHz以下的PWM技术，其效率只能达到60%~70%。经过20多年的不断发展，新型功率器件的研发为开关电源的高频化莫定了基础，功率MOSFET和IGBT的应用使中、小功率开关电源工作频率高达到400kHz(AC/DC)和1MHz(DC/DC)。软开关技术的出现，真正实现了开关电源的高频化，它不仅可以减少电源的体积和重量，而且提高了开关电源的效率。目前，采用软开关技术的国产开关电源，其效率已达到93%。但是，目前我国的开关电源技术与世界上先进的国家相比仍有较大的差距。

1.1 开关电源的发展史

开关电源的发展历史可以追溯到几十年前，可分为下列几个时期：1.电子管稳压电源时期(1950年代)。此时期主要为电子管直流电源和磁饱和交流电源，这种电源体积大、耗能多、效率低。

2.晶体管稳压电源时期(1960年代-1970年代中期)。随着晶体管技术的发展，晶体管稳压电源得到迅速发展，电子管稳压电源逐渐被淘汰。

3.低性能稳压电源时期(1970年代-1980年代末期)。出现了晶体管自激式开关稳压电源，工作频率在20kHz以下，工作效率60%左右。随着压控率器件的出现，促进了电源技术的极大发展，它可使兆瓦级的逆变电源设计简化，可取代需要强迫换流的晶闸管，目前仍在使用。功率MOSFET的出现，构成了高频电力电子技术，其开关频率可达l00kHz以上，并且可并联大电流输出。

4.高性能的开关稳压电源时期(1990年代~至今)。随着新型功率器件和脉宽调制(PWM)电路的出现和各种零电压、零电流变换拓扑电路的广泛应用出现了小体积、高效率、高可靠性的混合集成DC-DC电源。1.2 开关电源的发展展望

1.半导体和电路器件是开关电源发展的重要支撑。

2.高频、高效、低压化、标准化是开关电源主要发展趋势：

1)低电压化

半导体工艺等级在未来十年将从0.18微米向50纳米工艺迈进，芯片所需最低电压最终将变为0.6V，但输出电流将朝着大电流方向发展。

2)高效化

应用各种软开关技术，包括无源无损软开关技术、有源软开关技术，如ZVS/ZCS谐振、准谐振;恒频零开关技术;零电压、零电流转换技术及目前同步整流用MOSFET代替整流二极管都能大大地提高模块在低输出电压时的效率，而效率的提高使得敞开式无散热器的电源模块有了实现的可能。

3)大电流、高密度化

4)高频化

为了缩小开关电源的体积，提高电源的功率密度并改善其动态响应，小功率DC-DC变换器的开关频率已将现在的200～500kHz提高到1MHz以上，但高频化又会产生新的问题，如开关损耗以及无源元件的损耗增大，高频寄生参数以及高频电磁干扰增大等。

5)在封装结构上正朝着薄型，甚至超薄型方向发展

2.降压型PWM AC-DC开关电源设计的基本要求

设计一款降压型PWM AC-DC开关电源，设计参数如下：

输入参数：

1.输入交流电压：单相AC220V

2.输入电压变动范围： 20%

3.输入频率：50Hz 2Hz输出参数：

1.输出直流电压：24V

2.输出功率：约200W