论文部分内容阅读
和传统的线性电源相比,单片开关电源具有体积小、重量轻和效率高等优点,被誉为高效节能电源。近20多年来,单片开关电源沿着两个方向不断发展,第一个发展方向是对开关电源的核心单元一控制电路实现集成化。第二个发展方向则是对中、小功率开关电源实现单片集成化。
为了将电源的控制调节电路、保护电路、驱动电路及功率开关管制作在同一芯片上,本论文研究选取了基于CMOS工艺的CD工艺,能够在同一硅片上制作双极器件、CMOS器件和DMOS功率器件,具有功耗低、集成度高、驱动能力强等优点。为了实现工艺兼容,在P+埋层上制作P阱形成对通隔离,既降低了成本,又缩小了芯片面积。
根据电流模式的PWM控制原理,本论文研究设计了一款基于CD工艺的变换器芯片。论文对该变换器芯片各功能模块,如基准电压电路、偏置电路、锯齿波振荡发生电路、自举驱动电路、过热保护电路、欠压保护电路、电流检测电路等进行了设计并给出了仿真验证结果。该芯片具有变频保护功能:正常工作时工作频率恒定;输出过载或短路时不仅工作频率急剧降低而且占空比也变小,保证了用户系统的安全。当使能端的电压为低电平时,芯片处于关断状态,静态电流及静态功耗很小,通过对使能端的控制可方便地实现芯片的遥控、定时、开关控制等功能。该芯片只需外接少数元件就可构成一高性能的BUCK DC/DC开关电源,可广泛应用于分布式电源系统、电池充电器、线性调节器的前级调节等。
通过应用Hspice软件对该变换器芯片应用电路的仿真,验证了设计方案和理论分析的可行性和正确性,同时在芯片电路设计的基础上,应用台湾汉磊0.8μm工艺设计规则完成了芯片版图的绘制,编写了DRC、INS文件并验证了版图的正确性。所设计的基于CD工艺的单片DC/DC变换器芯片达到了预期的要求。