在现代超大规模集成电路和电力电子技术的推动下,功率集成电路发展迅速,获得了广泛的应用。近年来系统集成芯片和功率系统集成技术的发展更是对智能电源系统的开发提出了迫切的需求,从而进一步促进了对智能功率芯片设计技术的研究。因此,开展智能功率集成电路的设计方法学研究,研究开发各类智能电源类集成电路,开发具有自主知识产权的智能电源IP有着重要的现实意义。 本文的主要工作和创新点包括: 分析了混合信号集成电路的设计流程,针对功率集成电路的特点——高低压兼容、数模混合、功率集成等,提出了适合功率集成电路的自顶下向的设计方法和设计流程,构筑了采用BCD工艺,适用于此类电路开发的设计环境,为相应设计平台的建立积累了经验。 研究和总结了智能功率芯片的重要功能模块——保护和传感模块的设计与构成技术,包括过压保护、欠压保护、过流保护、过热保护、软启动等,为构成相应IP库作出了有益的贡献,其中部分电路已成功应用于若干电源芯片的设计。 针对功率集成电路中受到高度关注的功耗及相应的温升和热效应问题进行了专门分析,提出了若干过热保护的解决方案,并设计构成了高精度测温模块。经流片验证与严格测试,表明该模块线性好,性能优良,除用于高精度测温外,亦可作为单独产品获得应用。 论文最后采用自顶向下的设计方法设计了一个典型的智能功率电路——Hot Swap Controller,特点是具有较复杂的控制逻辑并具备多种保护功能,利用1.5μmBCD工艺实现,实现了包括功率MOSFET在内的单片集成。 整个论文工作与电源类集成电路芯片的研究开发紧密结合,研究提出的设计方法和多项技术已成功应用于所设计的电路芯片。预期论文工作可为今后智能功率芯片和各种SoC的电源设计积累有益的经验,构建与完善智能功率芯片的设计平台,并为建立相应的智能电源IP库做出贡献。