PC电源管理电路系列的分析与设计

摘要

20世纪60年代，开关电源的问世，使其逐步取代了线性稳压电源和SCR相控电源。单片开关电源管理集成电路具有高集成度、高性价比、简单外围电路、优越性能指标等优点，能构成高效率无工频变压器的隔离式开关电源，目前已成为国际上开发中、小功率开关电源、精密开关电源、专用开关电源以及开关电源模块的优选集成电路，使得开关电源正朝着短、小、轻、薄的方向发展。 本论文基于上华0．5μm CMOS工艺，并利用Cadence EDA集成电路设计工具、Spectre仿真工具，设计了一种单片AC／DC变换型的PC电源管理集成电路．该集成电路的工作方式为PWM即脉冲宽度调制方式；内部集成多种保护电路；电路的正常工作温度范围是0℃-75℃；工作的开关频率为65KHz；输出信号工作的最大占空比为93％；可以应用在桌面个人电脑等装置中。 文中首先分析了PWM控制方式的工作原理，然后根据功能需要以及设计要求完成了对AC／DC开关电源管理集成电路的整体结构设计，同时结合该集成电路的实际应用详细地描述了其工作原理。并对集成电路内的各个模块包括反相器、与门、或门、基本RS触发器、分频电路、基准电压电路、误差放大电路、电压比较电路、三角波振荡发生电路、PWM比较电路、软启动电路、上电复位电路、驱动电路、欠压保护电路、过流保护电路等进行了具体的设计和仿真，且达到了预先设定的指标。 其次，本论文还对整体电路的工作过程即上电工作过程、正常工作过程、过流保护工作过程以及自动重启工作过程进行了分析与仿真，根据仿真结果表明，该集成电路满足了设计的要求。 最后，在完成电路设计后进行了版图设计及版图验证。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1 课题研究的背景

1.2 国内外研究的动态

1.3 课题研究意义

1.4 本课题研究方法和主要工作及工具

1.5 论文架构

第二章 SDC2918总体介绍及电路结构设计

2.1 SDC2918概述

2.2 SDC2918特性

2.3 SDC2918管脚排列及描述

2.4 SDC2918额定最大值

2.5 推荐工作条件

2.6 电特性(VCC=5V，TA=25℃)

2.7 脉冲宽度调制的工作原理

2.8 集成电路的整体结构设计

第三章 SDC2918数字电路设计

3.1 反相器的设计

3.2 二输入与门的设计

3.3 二输入或门的设计

3.4 四输入与门的设计

3.5 基本RS触发器的设计

3.6 八分频电路的设计

3.6.1 D触发器的设计

3.6.2 八分频电路的设计

第四章 SDC2918模拟电路设计

4.1 基准电压电路和偏置电路的设计

4.2 误差放大电路的设计

4.3 电压比较电路的设计

4.4 三角振荡电路的设计

4.5 PWM电路的设计

4.6 软启动电路的设计

4.7 上电复位电路的设计

4.8 欠压保护电路的设计

4.9 过流保护电路的设计

4.10 驱动电路的设计

4.11 内部旁路的设计

第五章 整体电路仿真验证

5.1 仿真方法及流程

5.1.1 仿真方法

5.1.2 仿真流程

5.2 仿真结果及分析

5.2.1 上电过程仿真与分析

5.2.2 正常工作过程仿真与分析

5.2.3 自动重启过程仿真与分析

5.2.4 过流检测的仿真与分析

第六章 工艺及版图设计简介

6.1 版图设计的工艺介绍

6.1.1 CSMC工艺简介

6.1.2 CSMC工艺简单流程

6.2 典型模块的版图设计实现

6.2.1 版图设计中的注意事项

6.2.2 典型模块版图设计

第七章 结论

致谢

参考文献

作者在攻读学位期间公开发表的论文