开关电源因其体积小、质量轻、效率高等诸多优点,被广泛应用于便携式终端、家用电器、计算机等领域,现已成为稳压电源的主流产品。而随着日趋严重的能源危机,开关电源低功耗、高效率的研究已经成为电源领域的重要研究课题。因此,实现绿色节能的AC-DC开关电源具有极大的现实意义。本课题基于开关电源系统的低功耗研究与设计,设计了一款具有极低待机功耗、较高效率的AC-DC开关电源芯片。该芯片采用原边反馈技术,可以简化整体电路,从而具有较小体积和较低的成本。并通过采用高压启动电路、准谐振技术、低电源电压电路和混合调制方式工作以降低功耗和提高效率。同时,芯片具有线缆补偿和多种保护功能。本文首先详细介绍了开关电源反激式和正激式结构的工作原理以及开关电源的控制模式、调制模式,接着阐述了原边反馈技术与副边反馈技术的工作机理及特点。其次,着重分析了开关电源系统中功耗的主要来源,并基于限制功耗和效率的因素,给出了相应地实现开关电源低功耗和高效率的几种方法。包括:采用高压启动电路降低启动电阻上的功耗,设计了低电源电压电路降低芯片的静态功耗,利用经开关电容放大电路放大后的反馈电压与电容电压相比较精确检测谐振谷底位置和运用混合调制模式工作降低开关功耗。接下来提出了芯片内部的结构框架和开关电源系统结构及工作原理。然后,根据低功耗、高效率的实现方法,对电路关键模块进行了设计。最后,基于CSMC 0.5μm CMOS工艺,借助Cadence spectre仿真工具对芯片各模块电路和整体电路进行了仿真。对流片后完成封装的芯片的测试结果表明,引脚电压变化及不同负载时开关频率变化和仿真结果相符合,该芯片很好地实现了各项功能,开关电源系统的待机功耗小于50mW,效率达到了 80%以上。