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1、西南交通大學(xué)碩士學(xué)位論文BOOST芯片中關(guān)鍵電路的設(shè)計(jì)姓名：龔坤林申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別：碩士專(zhuān)業(yè)：通信與信息系統(tǒng)指導(dǎo)教師：馮全源20060301西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文第一章引言1．1模擬集成電路制造工藝奔紹模擬集成電路(IC)的品種繁多、電路復(fù)雜。同數(shù)字集成電路相比，模擬集成電路的電源電壓高，電路中重復(fù)單元較少。由于王藝的限制，制作電感、大電容、大電匿班敷蔫拄匏的P船晶體管較困難，模擬Ie的發(fā)屢援相當(dāng)長(zhǎng)豹一個(gè)辯期內(nèi)落后子數(shù)字Ic。然而，隨著電路設(shè)計(jì)技術(shù)的不斷進(jìn)步和工藝水平的提高，模擬Ic已取得飛速發(fā)展，模擬Ic工藝已由原來(lái)單一的雙極工藝發(fā)展為等平面工
2、裝、互補(bǔ)雙極(cB)工藝、BicM0s工藝等。根據(jù)需要，部分T藝避融入了siGe工蕊技術(shù)穢s0I深攥介質(zhì)隔離工藝技術(shù)。雙極工藝制造的器件速度高、驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)、模擬精度高，但在功耗和集成度方面無(wú)法滿(mǎn)足集成規(guī)模越來(lái)越大的系統(tǒng)集成的要求：而cMoS工藝制造的器件功耗低、集成度高和抗干擾能力強(qiáng)，但速度低、驅(qū)動(dòng)能力差。BiCMos工藝將雙極和e∞s器偉閹時(shí)剖{箏在同一芯片上，綜合了飆極器{牛賽跨導(dǎo)、強(qiáng)負(fù)載驅(qū)動(dòng)熊力幫cM0s器件商集成度、低功耗的優(yōu)點(diǎn)，使其贏相取長(zhǎng)補(bǔ)短，發(fā)揮各自的優(yōu)點(diǎn)．為高速、高集成度、高性能的LsI及VLsT的發(fā)展開(kāi)辟了一條新的途徑。BicMOs
3、工藝通常是在已有的cM0s工藝慕礎(chǔ)上融入雙極工藝?？梢圆捎貌煌姆椒ㄖ谱麟p極器俸。一般囂可能多造利用MoS器饞工藝中已有的工藝步驟，來(lái)毒l{箏雙極晶體管。但若對(duì)雙極晶體警的性能參數(shù)要求較高時(shí)，則需要增加工藝步驟。高性能BicMoS工藝一直試圖在cMos工藝中同時(shí)制作高性能雙極晶體管，但必須在可接受的工藝復(fù)雜程度與所要求的器件性能之間折中。在摟擬Ic中，經(jīng)常要翱翔雙攝器俘的精密匹配和低臻聲特性。模拙Ic還常常采用PNP晶體管(橫向)、精密電阻和精密屯容。因此，用于模擬Ic的8icMoS工藝可能會(huì)變得十分復(fù)雜，通常是由雙極IC工藝發(fā)展而來(lái)。I“西南交通大
4、學(xué)碩士研究生學(xué)位論文2開(kāi)關(guān)電源管理芯片簡(jiǎn)介電源是等靜電子設(shè)備必不可缺的綴成部分，性能直接關(guān)系剜電子設(shè)備的難運(yùn)行。目前常見(jiàn)的Dc—Dc電源管理芯片主要有兩種，直流線(xiàn)性穩(wěn)壓電源和開(kāi)電源。線(xiàn)性穩(wěn)壓電源比較常見(jiàn)的是LDO(LowDrop一0ut)，它穩(wěn)定性好、輸出壓噪聲小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單容易集成。但是它效率低下和輸出范圍小，電池豹很大部分能量被消耗在調(diào)整管上，造成很大的浪費(fèi)。它的這個(gè)缺點(diǎn)對(duì)于便攜式穆設(shè)備來(lái)說(shuō)是致命的。開(kāi)關(guān)電源管理芯片有效率高輸出電壓范圍大的優(yōu)點(diǎn)，這因?yàn)殚_(kāi)關(guān)電源的功率開(kāi)關(guān)管工作在高頻開(kāi)關(guān)狀態(tài)，損耗的能量很少，目前使豹集成開(kāi)關(guān)電源效奎可以達(dá)到80％以上
5、。正是由于開(kāi)關(guān)電源的避一特點(diǎn)，現(xiàn)已經(jīng)成為贏流穩(wěn)壓電源的主流產(chǎn)品。目前，隨著電子技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展，便攜式的電子產(chǎn)品(如PDA、手機(jī)、筆。本電腦等)得到了廣泛鮑發(fā)展，對(duì)開(kāi)關(guān)電源提出了越來(lái)越高的要求。更惠的．成度、更高的轉(zhuǎn)換效率甄及更小的輸出噪聲這是開(kāi)關(guān)電源發(fā)展的方向。1．提高電源的集成度。早期的開(kāi)關(guān)電源以分立元件為主，使得整個(gè)電源管。系統(tǒng)的體積很大。90年代出現(xiàn)了由控制芯片、功率開(kāi)關(guān)管和外部電感電容元組成的開(kāi)關(guān)電源餿得電源的體積大大的撼小了。目裁隨著功率半導(dǎo)體技術(shù)的?步發(fā)展，已經(jīng)出現(xiàn)了把功率半導(dǎo)體器件集成到BIcMos工藝中DMos工藝，以把功率開(kāi)關(guān)管之
6、間集成到芯片內(nèi)部，使得開(kāi)關(guān)電源的成本和體積避一步減‘e2．提高能量轉(zhuǎn)換效率。開(kāi)關(guān)電源管理系統(tǒng)中，能量主要消耗在功率開(kāi)關(guān)管t通時(shí)的等效導(dǎo)通電阻上，同時(shí)控制芯片中的靜態(tài)電流也會(huì)造成能量損耗。所．要提高能量的轉(zhuǎn)換效率主要是從減小導(dǎo)通電阻和減小靜態(tài)電流兩個(gè)方面來(lái)解：。3．減小開(kāi)關(guān)電源的輸出噪聲。開(kāi)關(guān)電源的最大缺點(diǎn)，就是輸出電壓的紋波，：是無(wú)法避免的，但是我們可以通過(guò)一些技術(shù)盡鲞的減少輸出電壓的紋波。日f(shuō)主要的減小紋波的技術(shù)主要有：可以通過(guò)掏建舍適的輸出{}償網(wǎng)絡(luò)(如增船i出電容的值，可以有效的減小紋波)；提高芯片的工作頻率可以減小開(kāi)關(guān)電源l輸出紋波。西南交通
7、大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文1．3本論文的主要工作及研究意義本文從系統(tǒng)的角度出發(fā)了解B00sT芯片的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，從而確定系統(tǒng)中關(guān)鍵模塊所需要的指標(biāo)參數(shù)；其次根據(jù)模塊的參數(shù)指標(biāo)，利用自己所學(xué)的電路知識(shí)，設(shè)計(jì)出子電路模塊；最后利用HSPIcE軟件對(duì)設(shè)計(jì)的子電路及整體電路進(jìn)行仿真，確定電路是否滿(mǎn)足設(shè)計(jì)的要求。本文主要由以下幾個(gè)部分組成：第一章：引言。簡(jiǎn)單介紹了設(shè)計(jì)模擬集成電路所使用的BI叫os工藝和開(kāi)關(guān)電源管理芯片的方展概況。第二章：開(kāi)關(guān)電源系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和控制方式。闡述了開(kāi)關(guān)電源系統(tǒng)的工作原理以及它的幾種常見(jiàn)的控制方式。第三章：一囂片的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。確定芯片的整體結(jié)
8、構(gòu)，以及其所需要的子電路。第四章：芯片中模塊的設(shè)計(jì)和仿真。對(duì)本課題中的主要子電路進(jìn)行分析，根據(jù)設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)了
