荧光灯高压驱动芯片的研究与设计

摘要

功率集成电路简称PIC,它被广泛应用于包括功率转换器、马达控制、荧光灯整流器、自动开关、视频放大器、桥式驱动电路以及显示驱动等多个领域.它的基本功能是使动力和信息合一,成为机和电的关键接口.而且,作为现代SOC技术发展的一个关键,它在实现上存在一定的技术难度,因此,也是SOC研究的一个主要方向.作为功率集成电路运用的一个重要分支,荧光灯镇流器芯片在其实现上充分体现了控制集成电路与功率器件在单一芯片上的有机结合.由于这类芯片无论在工艺上还是在设计技术上都有其区别于普通集成电路的地方,因此,对它们在线路设计和器件结构上的特点做一些深入的讨论,对中国目前尚不成熟的功率集成技术而言是有一定现实意义的.该文深入讨论了目前市场上一款成熟的荧光灯镇流器芯片UBA2014.重点集中在对其电路设计方面的一些探讨,并对其所有的内部模块进行了提取仿真.在此基础上,考虑到该芯片由于要提供外接高压驱动管10伏左右的驱动栅压,因此要求芯片内部部分低压器件能够耐10伏电压,而目前国内现有的高压流水线(上海贝岭)的低压器件部分一般只提供5伏的耐压.为了解决这个矛盾,作者在线路设计上提出了改进方案,力求能够通过线路而非工艺上的变动来完成芯片的设计.仿真结果表明:改进方案简单,效果良好.最后,作者绘制了修改后的版图并进行了设计规则验证和LVS验证.

目录

文摘

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第一章绪论

§1.1高频照明技术与电子镇流器

§1.1.1高频照明原理与特点

§1.1.2高频镇流器类型及发展方向

§1.2高压集成电路的设计

§1.2.1高压IC设计的考虑

§1.2.2高压电路设计手段

第二章UBA2014的特点及运用

§2.1芯片简介

§2.2芯片的工作流程

§2.2.1启动状态

§2.2.2振荡

§2.2.3可调死区时间

§2.2.4时间电路

§2.2.5预热状态

§2.2.6起辉状态

§2.2.7点亮状态

§2.2.8灯失效模式

§2.2.9 Power down状态

§2.2.10容性模式保护

§2.3本文的工作和意义

第三章UBA2014内部电路的分析及仿真

§3.1模块电路的分析

§3.1.1电流基准电路

§3.1.2主偏置电路

§3.1.3 2.95v缓冲基准源

§3.1.4波形发生器

§3.1.5迟滞比较器

§3.1.6 D触发器

§3.1.7比较器

§3.1.8启动信号发生器

§3.1.9 5v模拟(数字)电源生成电路

§3.1.10压控信号产生及调光

§3.1.11自适应死区时间调节

§3.1.12自举电路

§3.1.13电平移位及高端逻辑电路

第四章全电路仿真

§4.1灯管模型

§4.2全电路仿真

§4.2.1预热阶段

§4.2.2启辉阶段

§4.2.3调光阶段

第五章线路的改进及评估

§5.1改进方案的原理介绍

§5.2改进电路的模拟结果和效果评估

第六章版图的相关介绍

§6.1生产工艺

§6.2器件结构

§6.2.1电阻

§6.2.2电容

§6.2.3二极管(稳压管)

§6.2.4几种特殊的有源器件

§6.3版图布局和管脚的ESD功能分析

§6.3.1版图布局

§6.3.2 ESD分析

§6.4修改后的版图

回顾与展望

参考文献

致谢