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《西安电子科技大学》 2011年
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基于PWM控制方式的电源管理芯片设计与实现

吴铁峰  
【摘要】:近年来,随着我国经济的发展,计算机、通讯等行业对电源产品需求不断的增长,电源控制器的研究己成为国内外功率电子学领域中的一大热点。传统的线性稳定电源因为输出精度低、效率低、散热问题大以及很难在一个通用的输入电压范围内工作,逐渐被体积小,重量轻,稳定可靠的开关电源所取代。所以选择以开关电源控制芯片作为课题,不仅具有理论意义,同时也有很大的经济效益和社会效益。 在本论文系统电路设计中,从PWM脉冲的产生原理出发,通过该芯片正常工作所应具有的功能展开分析,得出该芯片的功能模块组成,针对电路系统逻辑与功能,详细地说明了电路系统包含的各种功能模块。电路模拟仿真是基于华越微电子公司提供的SB45双极工艺和SMIC的1.2μm工艺,利用了Cadence Spectre和Hspice等仿真工具。 1对基准电压电路进行了重点研究分析,在基准电压电路设计中,采用稳压二极管实现了高的温度补偿功能,提高了基准电压的精度和电压抑制比。 2针对压控PWM比较器的缺陷,提出并采用了一种用于PWM控制电路的电压比较器结构,该比较器能够同时对多路输入信号进行比较,并对输出信号进行锁存,有效地保护了PWM控制电路。 3基于系统和电路设计,研制出了基于PWM控制方式的电源管理芯片,应用结果表明芯片性能达到设计指标要求。 4对于系统电路中重点模块的BiCMOS、CMOS结构电路进行了一定的研究。 5提出了一个测量放大器共模抑制比计算模型,仿真结果表明所提出的模型具有更高的计算精度。 6针对超薄栅氧化层MOS器件,建立了栅隧穿电流与沟道表面势及氧化层厚度等关系的理论模型,且该模型的理论分析结果与仿真结果相符。 在说明电路的系统功能后,根据设计规则完成版图的设计,利用版图验证工具对整个版图进行了DRC和LVS检查。芯片完成了流片,并对封装后的芯片成品进行了测试,测试结果表明,在高电压和高温度范围内,芯片工作正常,各项指标能够满足设计要求。在小尺寸器件的研究中,栅隧穿电流的存在对器件和所构成的电路影响显著,对栅隧穿电流影响下体硅、应变Si小尺寸器件及电路特性进行研究的仿真结果与理论分析一致。文中所设计的芯片及完成的器件理论模型所得到的数据和理论将为超大规模集成电路的设计提供有价值的参考。
【学位授予单位】:西安电子科技大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TN386

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