电源管理芯片作为各类电子产品的心脏,在物联网、5G、汽车电子等各大应用领域担负着重要的职责,市场对电源的定制化要求也越来越高。原边反馈反激变换器因其体积小、天然的输入输出隔离等特性在中小型功率的低成本电源中被广泛应用,原边反馈技术避免了使用对环境敏感的光电耦合器,提高了稳定性,是近年来反激电源研究的一个热点。本文首先介绍了原边反馈反激变换器基本原理,包括不同工作模式以及调制方式,随后采用平均开关模型对反激变换器进行建模分析,得到系统交流小信号模型,通过分析系统环路稳定性,确定了环路补偿方案并完成相关参数设计,仿真结果表明,在系统全负载应用范围内均有较好的稳定性。并进一步对本文系统架构设计做了详细分析。其次,为提高系统在轻载甚至待机时的效率,本文提出了一种混合模式切换电路(PWM-PFM-PWM),当负载为重载时采用PWM调制模式(工作频率为100kHz);当负载处于预设的轻载范围时,采用PFM调制模式(工作频率范围为25kHz-100kHz),通过降频来稳定输出电压;当负载进一步变轻时再次切换为PWM调制模式(工作频率为25kHz),进一步降低导通时间直到轻载的极限。与传统的通过误差放大器的输出电压来判断负载轻重从而切换调制模式不同,本文直接采样输出电流信息,消除了由输入电压变化引起的模式切换点的差异,实现了全输入范围下模式切换的统一。此外,还设计了负载电流检测电路、可全范围变频的振荡器电路、误差放大器电路、PWM比较器电路以及占空比限制电路,并完成芯片整体版图的绘制及验证。最后,基于0.18μm BCD工艺,对所设计的子模块电路进行仿真分析,并对原边反馈反激变换器系统整体进行前仿真和后仿真验证。系统输入电压为10-15V,输出电压为15V,最大输出功率为30W。仿真结果表明,系统在全输入电压、全负载范围内均能正常工作,并能根据实际负载情况做出正确判断,切换成对应的调制模式,输出电压误差在±5%之内,电压纹波率小于0.7%,满足设计要求。