集成电路设计中的电源管理技术

图书标准信息

• 作者 陈科宏（Ke-Horng Chen） 著；陈铖颖、张宏怡、戴澜、王兴华 译
• 出版社 机械工业出版社
• 出版时间 2020-06
• 版次 1
• ISBN 9787111652236
• 定价 159.00元
• 装帧 平装
• 开本 16开
• 纸张 胶版纸

【内容简介】

本书主要针对低压和高压电源管理电路设计进行了详细讨论。本书力求简化电路模型的数学分析，重点研究电源管理电路的功能和实现。本书中包含了大量电路示意图，以帮助读者理解电源管理电路的基本原理和工作方式。在具体内容方面，本书分章介绍了低压和高压器件、低压差线性稳压器设计、电压模式和电流模式开关电源稳压器、基于纹波的控制技术、单电感多输出转换器、基于开关的电池充电器以及能量收集系统等方面的内容。

 

本书内容详实、实例丰富，可作为高等院校电子科学与技术、电子信息工程、微电子、集成电路工程等专业高年级本科生和硕士研究生的课程教材，亦可作为从事集成电路、系统级设计，以及电源管理芯片设计和应用的工程技术人员的参考书籍。

 

【目录】

目录

 

译者序

 

原书前言

 

致谢

 

作者简介

 

第1章引言1

 

11摩尔定律1

 

12工艺发展的影响： 05μm~28nm的电源管理芯片1

 

121MOSFET结构1

 

122晶体管的尺度效应6

 

123漏电流功耗8

 

13先进工艺产品中电源管理集成电路的挑战12

 

131多阈值电压工艺12

 

132性能优化13

 

133与版图有关的邻近效应16

 

134对电路设计的影响17

 

14电源管理模块中的基本定义18

 

141负载调整率18

 

142瞬态电压变化19

 

143传输损耗和开关损耗20

 

144功率转换效率21

 

参考文献21

 

第2章低压差线性（LDO）稳压器设计23

 

21LDO稳压器的基本结构24

 

211传输器件的类型26

 

22补偿技术28

 

221极点分布29

 

222零点分布和右半平面零点34

 

23LDO稳压器设计考虑36

 

231电压差36

 

232效率38

 

233线性/负载调整率39

 

234负载电流突变引起的瞬态输出电压变化40

 

24模拟LDO稳压器43

 

241主极点补偿的特性43

 

242无电容结构特点48

 

243低电压无电容LDO稳压器的设计54

 

244在多级无电容LDO稳压器中通过使用电流反馈补偿减少最小负载电流限制57

 

245具有前馈通路和动态增益调整的多级LDO稳压器65

 

25LDO稳压器的设计指导70

 

251仿真提示和结果分析71

 

252在交流分析仿真中打破闭环的方法72

 

253具有主极点补偿的LDO稳压器的仿真实例74

 

26数字LDO稳压器设计82

 

261基本数字LDO稳压器83

 

262具有网格异步自定时控制（LASC）技术的数字LDO稳压器85

 

263动态电压缩减（DVS）88

 

27具有模拟动态电压缩减（ADVS）技术的开关数字/模拟低压差线性（D/A-LDO）

 

稳压器98

 

271ADVS技术98

 

272可切换的D/A-LDO稳压器101

 

参考文献107

 

第3章开关电源稳压器的设计109

 

31基本概念109

 

32控制方法与工作原理概述112

 

33开关稳压器的小信号模型与补偿方法117

 

331电压模式开关稳压器的小信号建模117

 

332闭环电压模式中开关稳压器的小信号建模121

 

333电流模式开关稳压器的小信号建模136

 

参考文献153

 

第4章基于纹波的控制技术（第1部分）154

 

41基于纹波控制的基本拓扑结构154

 

411迟滞控制157

 

412导通时间控制159

 

413关断时间控制163

 

414具有峰值电压控制和波谷电压控制的恒定频率技术165

 

415基于纹波控制拓扑结构总结166

 

42导通时间控制型降压转换器的稳定标准168

 

421稳定性判据的推导168

 

422输出电容的选择179

 

43采用小阻值RESR的多层陶瓷电容设计技术182

 

431采用附加斜坡信号183

 

432采用额外的电流反馈通路184

 

433具有附加电流反馈通路的导通时间控制模式的比较232

 

434采用纹波整形技术补偿小阻值RESR234

 

435纹波整形功能的实验结果239

 

参考文献246

 

第5章基于纹波的控制技术（第2部分）247

 

51增强电压调整性能的设计技术247

 

511直流电压调整精度247

 

512用于纹波控制的电压二次方结构247

 

513采用附加斜坡或者电流反馈通路的电压二次方实时控制技术251

 

514采用小阻值RESR的电压二次方结构中的比较器253

 

515采用小阻值RESR的具有二次微分和积分技术的基于纹波控制技术261

 

516鲁棒性强的纹波调整器269

 

52对于开关频率变化降低电磁干扰的分析271

 

521反馈信号抗干扰能力的提高273

 

522旁路通路对反馈信号高频噪声的滤波273

 

523锁相环调制器技术275

 

524不同vIN、vOUT、iLOAD情况下频率变化的分析276

 

525用于伪恒定fSW的自适应导通时间控制器286

 

53用于伪恒定fSW的最优化导通时间控制器293

 

531导通时间控制的优化算法294

 

532具有等效vIN和vOUT,eq的Ⅰ型最优化导通时间控制器294

 

533具有等效vDUTY的Ⅱ型最优化导通时间控制器302

 

534频率钳位器304

 

535不同导通时间控制器的比较304

 

536最优化导通时间控制器的仿真结果305

 

537最优化导通时间控制器的实验结果309

 

参考文献313

 

第6章单电感多输出转换器315

 

61单电感多输出转换器的基本拓扑结构315

 

611结构316

 

612交叉调整316

 

62单电感多输出转换器的应用317

 

621片上系统317

 

622便携式电子系统318

 

63单电感多输出转换器的设计指导319

 

631能量传输通路319

 

632控制方法分类327

 

633设计目标329

 

64用于片上系统的单电感多输出转换器331

 

641电感电流控制中的叠加定理331

 

642双模能量传输方法333

 

643能量模式转换334

 

644自动能量旁路337

 

645瞬态交叉调整的消除338

 

646电路实现342

 

647实验结果351

 

65平板电脑应用中的单电感多输出转换器技术361

 

651单电感多输出转换器中的输出独立栅极驱动控制361

 

652单电感多输出转换器中的连续导通模式/绿色模式相对忽略能量控制369

 

653单电感多输出转换器中的双向动态斜率补偿378

 

654电路实现383

 

655实验结果390

 

参考文献404

 

第7章基于开关的电池充电器406

 

71引言406

 

711纯充电状态409

 

712直接供电状态409

 

713断开状态410

 

714充电和供电状态410

 

72基于开关的电池充电器的小信号分析411

 

73闭环等效模型416

 

74采用PSIM进行仿真423

 

75涡轮加速升压充电器428

 

76内置电阻对充电器系统的影响432

 

77设计实例：连续内建电阻监测436

 

771连续内建电阻监测的操作436

 

772连续内建电阻监测的电路实现438

 

773实验结果442

 

参考文献444

 

第8章能量收集系统445

 

81能量收集系统概述445

 

82能量收集源447

 

821振动电磁换能器449

 

822压电发电机451

 

823静电能量发生器451

 

824风力发电装置453

 

825热电式发电机454

 

826太阳电池456

 

827磁线圈457

 

828射频/无线460

 

83能量收集电路461

 

831能量收集电路的基本概念461

 

832交流电源能量收集电路464

 

833直流电源能量收集电路469

 

84最大功率点跟踪471

 

841最大功率点跟踪的基本概念471

 

842阻抗匹配471

 

843电阻模拟473

 

844最大功率点跟踪方法474

 

参考文献479