随着便携式设备的迅速发展,开关电源已经成为电力电子学最重要的应用领域。而单片式开关电源具有单片集成化、最简外围电路、最佳性能参数指标、能成为无工频变压器开关电源等优点。目前市面上所生产的无工频变压器小功率开关电源,仍主要采用PWM和PFM调制模式的专用集成电路,它们利用无工频变压器实现电压变换以及电网隔离,因此省掉体积笨重并且损耗较大的工频变压器。本文研究设计的是高压离线式、PWM控制、含有无工频变压器的AC/DC开关电源,它可以广泛应用于各种通用开关电源、待机电源中,例如应用在LED、微波炉、面包机等多种电器设备中。本文设计将PWM控制系统的全部功能以及高压MOSFET集成于单芯片中,它的优点是电路结构简洁、成本低、性能稳定、功耗低、自我保护完善,适用于现代社会对开关电源节能环保的要求。论文主要介绍了光耦合反馈的拓扑结构,电流电压的控制模式;通过理论研究、仿真分析和性能比较,重点分析了所设计的高压充电电路、反馈环电路、基准电路、振荡器电路四个模块,详细分析了系统处于DCM和CCM工作模式的不同工作情况,并进行了系统建模和环路小信号分析,更明确了芯片的工作方式,有效指导了整体电路的仿真。整体电路仿真达到所设计的指标以后,还对整个芯片进行了版图设计,从整体芯片布局开始,到小模块的版图设计,最后是顶层的连线,并且全面的分析版图设计过程中对于失配、噪声、寄生的考虑与解决方法。通过各项验证,确保芯片版图设计的正确性。流片封装以后,随之进行芯片的各项性能测试分析,验证芯片是否达到设计的预期指标。由性能测试和应用测试详细分析了芯片在极端环境下的工作情况以及焊接到实际产品中的工作状态。芯片通过长时间的工作测试,验证了芯片工作的稳定性。本文通过对整个系统建模分析、各种容差下子模块电路性能分析、整体电路性能仿真、结合工艺参数和实际经验进行掩膜版设计、流片封装后的成品测试,成品的老化测试和应用测试验证了所设计的芯片能正常工作,并且达到了设计的预期指标。