随着物联网概念的深入,“智慧物联”越来越多地在人们的生活和工作场景中被应用。隔离电源因其能在电气隔离的情况下实现能量传输的特性,以及抗干扰性好、隔离度高、体积小、可集成度高等优势,在医疗设备、电子通信、智慧家电和工业监测等应用中备受青睐。隔离电源大多存在转换效率不高的情况,如何提高隔离电源的效率具有重要的研究意义。本文主要对隔离电源中能耗较高的整流电路模块进行研究与设计,通过对整流模块的优化进一步提高隔离电源的功率转换效率。利用栅极交叉耦合、自举电容、动态体偏置和有源二极管等全波整流技术,设计了三种CMOS高频整流电路:无源整流电路、PMOS有源整流电路和有源自举整流电路。三种整流电路应用于隔离电源系统时,均能实现稳定的输出,其中无源整流电路和有源自举整流电路在高频下具有良好的稳定性和转换效率,其功率转换效率分别在73%和83%左右。所设计的隔离电源系统由整流电路、振荡器和变压器等主要能耗模块,以及基准电源、偏置电路、PWM信号和环路补偿等外围模块组成。在系统上电后,振荡器在原边产生频率为196MHz的交流信号,由变压器耦合至副边,经CMOS全波整流以及环路控制后产生稳定的直流输出。隔离电源具有输入/输出为5V/5V和3.3V/3.3V两种工作模式,通过外部选择信号实现工作模式的切换。在Hspice环境下,采用CSMC 0.35μm BCD工艺库,对隔离电源系统进行总体仿真。将三种不同的整流电路应用于隔离电源系统中时,隔离电源在两种工作模式下均能实现目标输出,当负载电流大于40mA时有较好的转换效率。应用有源自举整流电路的隔离系统具有最好的转换效率,在5V/5V和3.3V/3.3V两种工作模式下功率转换效率分别在42%、40%左右,相比于应用肖特基二极管整流桥的隔离电源,有7%左右的效率提升。