近年来,便携式电子产品的迅猛发展促进了电源管理芯片需求的增长,同时也带来了新的机遇和挑战。开关电源以体积小、重量轻和效率高等特点被广泛应用于手机、电脑、数码相机等几乎所有的电子设备。开关电源控制器的低功耗、高电能转换效率是设计者不断追求的目标。本课题针对开关电源中的离线式控制器进行研究,目的是设计一款高效率、低功耗的通用离线式开关电源控制器芯片。本论文提出了一种基于峰值电流模式的离线式开关电源控制器芯片。它采用脉冲宽度调制(PWM,Pulse Width Modulation)和脉冲跨周期调制(PSM,Pulse Skipping Modulation)结合的方法,在反馈电压处于3.35～4.75V时采用脉冲宽度调制,按时钟下降沿开启、峰值电流关断的方式周期性地输出控制波形,以保证重载时系统的高效率和小纹波。在反馈电压处于4.75～5.5V时采用脉冲跨周期调制,停止输出控制波形,使功率开关管处于关断状态,直到反馈电压小于4.75V为止,从而减小了功率开关管的开关损耗,保证了轻载时的高效率。为了降低系统的电磁干扰(Electro Magnetic Interference,EMI),采用频率扩展的方法,将功率开关管开关瞬间迅速变化的电压和电流的高次谐波平坦化。本芯片采用引脚复用策略,只有三个引脚,结构简单,应用方便。此外,芯片还具有过压保护、欠压保护、短路保护、内部电流死区控制、内部斜坡补偿等功能,可靠性高。芯片采用TSMC公司的0.6μm BCD信号工艺实现。仿真结果表明,芯片可实现脉冲宽度调制和脉冲跨周期调制及相互之间的平稳转换。用于锂电池充电器时,可实现恒压充电和恒流充电及两种模式之间的平稳过渡。用于电源适配器时,具有良好的输出电压调整率和负载调整率。芯片最高转换效率可达98%。论文第一章首先介绍了课题的研究背景、现状、发展趋势和意义,然后对论文的主要工作和整体结构进行了说明,最后对论文的创新点进行了总结。第二章详细叙述了论文的研究内容,着重分析了离线式开关电源的拓扑结构、控制模式、功耗来源和电磁干扰,并对现有技术进行了总结和比较。第三章介绍芯片的系统设计,描述了片外系统的工作原理、稳定性分析、芯片的工作模式以及斜坡补偿分析和设计。第四章给出了芯片各个模块的具体实现。第五章对芯片的相关性能进行了系统仿真和版图设计。第六章总结了论文的研究工作,并对该芯片的发展提出了进一步的展望。