นามธรรม

แน่นอนว่าในฐานะวิศวกรฝ่ายวิจัยและพัฒนาพาวเวอร์ซัพพลาย ฉันมักจะสัมผัสกับชิปต่างๆ วิศวกรบางคนอาจไม่คุ้นเคยกับด้านในของชิป นักเรียนหลายคนไปที่หน้าแอปพลิเคชันของชุดข้อมูลโดยตรงเมื่อใช้ชิปใหม่ และสร้างอุปกรณ์ต่อพ่วงตามการออกแบบที่แนะนำ แค่นั้นแหละ. ด้วยวิธีนี้ แม้ว่าการสมัครจะดี แต่รายละเอียดทางเทคนิคก็จะถูกละเว้น และประสบการณ์ที่ดีกว่าจะไม่สะสมสำหรับการเติบโตทางเทคนิคของคุณเอง วันนี้ นำชิปจ่ายไฟแบบสเต็ปดาวน์ DC/DC LM2675 มาเป็นตัวอย่าง โดยจะอธิบายรายละเอียดเกี่ยวกับหลักการออกแบบภายในและโครงสร้างของชิปต่อไปนี้  
 วงจรการใช้งานทั่วไปของ LM2675-5.0  
   
  เปิดแผ่นข้อมูลของ LM2675 ดูที่แผนภาพบล็อกก่อน
   
 แผนภาพนี้ประกอบด้วยโมดูลหน่วยภายในทั้งหมดของชิปจ่ายไฟ เราเข้าใจโครงสร้างของ BUCK เป็นอย่างดี หน้าที่หลักของชิปนี้คือการขับเคลื่อนทรานซิสเตอร์ MOS และสร้างทรานซิสเตอร์ MOS พลังงานไดรฟ์ PWM ที่ควบคุมแบบวนซ้ำโดยการตรวจจับสถานะเอาต์พุตของพิน FB เพื่อให้ได้แรงดันไฟฟ้าที่เสถียรหรือเอาต์พุตกระแสคงที่ นี่คือแหล่งจ่ายไฟโหมดอะซิงโครนัส นั่นคืออุปกรณ์อิสระเป็นไดโอดภายนอก ไม่ใช่หลอด MOS ภายในมาวิเคราะห์ว่าแต่ละฟังก์ชันเกิดขึ้นได้อย่างไร
  ครั้งแรกแรงดันอ้างอิง  
  เช่นเดียวกับแหล่งจ่ายไฟอ้างอิงของการออกแบบวงจรระดับบอร์ด แรงดันอ้างอิงภายในของชิปจะให้แรงดันอ้างอิงที่เสถียรสำหรับวงจรอื่นๆ ของชิป แรงดันอ้างอิงนี้ต้องการความแม่นยำสูง ความเสถียรที่ดี และอุณหภูมิเบี่ยงเบนเล็กน้อย แรงดันอ้างอิงภายในชิปเรียกอีกอย่างว่าแรงดันอ้างอิง bandgap เนื่องจากแรงดันไฟฟ้านี้อยู่ใกล้กับแรงดัน bandgap ของซิลิคอน ดังนั้นจึงเรียกว่าการอ้างอิง bandgap ค่านี้จะอยู่ที่ประมาณ 1.2V ดังแสดงในรูปต่อไปนี้:
 
   
  กลับไปที่ตำราเรียนแล้วพูดถึงสูตร สูตรกระแส และแรงดันไฟฟ้าของจุดเชื่อมต่อ PN:  
   
  จะเห็นได้ว่า มันเป็นเลขชี้กำลังและ IS เป็นกระแสรั่วไหลอิ่มตัวแบบย้อนกลับ (เช่น กระแสรั่วไหลของทางแยก PN ที่เกิดจากการดริฟท์ของพาหะส่วนน้อย) กระแสนี้เป็นสัดส่วนกับพื้นที่ของทางแยก PN! คือ->ส ..ด้วยวิธีนี้ Vbe=VT*ln(Ic/Is) สามารถอนุมานได้!กลับไปที่รูปด้านบน ตามการวิเคราะห์เครื่องขยายเสียงในการดำเนินงาน VX=VY แล้วมันคือ I1*R1+Vbe1=Vbe2 ดังนั้นเราจึงได้: I1=△Vbe/R1 และเนื่องจากแรงดันเกตของ M3 และ M4 คือ เช่นเดียวกับปัจจุบัน I1=I2 ดังนั้นจึงได้สูตรมา: I1=I2=VT*ln(N/R1) N คืออัตราส่วนของพื้นที่รอยต่อ PN ของ Q1 และ Q2!กลับไปที่รูปด้านบน ตามการวิเคราะห์เครื่องขยายเสียงในการดำเนินงาน VX=VY แล้วมันคือ I1*R1+Vbe1=Vbe2 ดังนั้นเราจึงได้: I1=△Vbe/R1 และเนื่องจากแรงดันเกตของ M3 และ M4 คือ เช่นเดียวกับปัจจุบัน I1=I2 ดังนั้นจึงได้สูตรมา: I1=I2=VT*ln(N/R1) N คืออัตราส่วนของพื้นที่รอยต่อ PN ของ Q1 และ Q2!ด้วยวิธีนี้ ในที่สุดเราก็ได้เกณฑ์มาตรฐาน Vref=I2*R2+Vbe2 จุดสำคัญคือ I1 เป็นค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิเชิงบวก ในขณะที่ Vbe เป็นค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิเชิงลบ หลังจากปรับค่า N แล้วก็สามารถชดเชยอุณหภูมิได้ดี! และได้รับแรงดันอ้างอิงที่เสถียร โดยทั่วไป การออกแบบอุตสาหกรรมตามข้อ 8 เพื่อให้บรรลุค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิเป็นศูนย์ Vref=Vbe2+17.2*VT จะถูกคำนวณตามสูตร ดังนั้นจึงมีค่าประมาณ 1.2V ในปัจจุบัน เกณฑ์มาตรฐานที่น้อยกว่า 1V สามารถทำได้ใน สนามไฟฟ้าแรงต่ำ นอกจากค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิแล้ว ยังมีปัญหาเช่นการปราบปราม PSRR ของการกระเพื่อมของแหล่งจ่ายไฟ ฯลฯ ซึ่งไม่สามารถทำให้ลึกลงได้เนื่องจากระดับ แผนภาพสุดท้ายเป็นเช่นนี้ และแน่นอนว่าการออกแบบแอมพลิฟายเออร์สำหรับการดำเนินงานนั้นมีความเฉพาะเจาะจงมาก:
   
  ดังที่แสดงในภาพจำลองลักษณะอุณหภูมิ:  
   
  ครั้งที่สองออสซิลเลเตอร์ OSC และ PWM
 
เรารู้ว่าหลักการพื้นฐานของการจ่ายไฟแบบสวิตชิ่งคือการใช้คลื่นสี่เหลี่ยม PWM เพื่อขับเคลื่อนทรานซิสเตอร์ MOS กำลัง ดังนั้นโดยธรรมชาติแล้ว เราจำเป็นต้องมีโมดูลที่สร้างการสั่น หลักการง่ายมาก กล่าวคือ ประจุและคายประจุตัวเก็บประจุเพื่อสร้างคลื่นฟันเลื่อย และใช้ตัวเปรียบเทียบเพื่อสร้างคลื่นสี่เหลี่ยมพร้อมอัตราส่วนหน้าที่ที่ปรับได้
 
   
การออกแบบวงจรโดยละเอียดขั้นสุดท้ายมีดังนี้:
 
   
 มีปัญหาทางเทคนิคในการชดเชยความลาดชันในโหมดปัจจุบัน ซึ่งมีจุดมุ่งหมายเพื่อรักษาเสถียรภาพของความลาดชันเมื่อรอบการทำงานมากกว่า 50% ฉันยังมีความเข้าใจอย่างผิวเผินและนักเรียนที่สนใจสามารถศึกษารายละเอียดได้
  IIIเครื่องขยายเสียงผิดพลาด
  ฟังก์ชั่นของตัวขยายข้อผิดพลาดคือการสุ่มตัวอย่างแรงดันป้อนกลับเพื่อให้แน่ใจว่าเอาต์พุตกระแสคงที่หรือแรงดันคงที่ จึงทำการปรับ PWM ในการขับเคลื่อนท่อ MOS ดังแสดงในแผนภาพ:
 
   
 
  IVวงจรขับ
 โครงสร้างของชิ้นส่วนขับเคลื่อนชิ้นสุดท้ายนั้นเรียบง่ายมาก นั่นคือท่อ MOS พื้นที่ขนาดใหญ่ที่มีความจุกระแสไฟสูง
 
   
 
  ประการที่ห้าวงจรโมดูลอื่นๆ
  วงจรโมดูลอื่นๆ ในที่นี้มีไว้เพื่อให้แน่ใจว่าชิปสามารถทำงานได้ตามปกติและเชื่อถือได้ แม้ว่าจะไม่ใช่แกนหลักของหลักการ แต่วงจรเหล่านั้นครองตำแหน่งสำคัญจริงๆ ในการออกแบบชิปโดยเฉพาะมันมีหลายฟังก์ชั่น:
  1,เริ่มโมดูล   ฟังก์ชั่นของโมดูลสตาร์ทอัพนั้นเป็นไปตามธรรมชาติในการสตาร์ทชิปให้ทำงาน เพราะในขณะที่เปิดเครื่อง กระแสทรานซิสเตอร์ทั้งหมดจะเป็นศูนย์และยังคงไม่เปลี่ยนแปลงดังนั้นจึงไม่สามารถทำงานได้ ฟังก์ชั่นการสตาร์ทวงจรเทียบเท่ากับการ "จุดไฟ" แล้วปิดเครื่อง ดังแสดงในรูป:ในขณะที่เปิดเครื่อง S3 จะเปิดขึ้นตามธรรมชาติ จากนั้น S2 ก็สามารถเปิด M4 Q1 ฯลฯ ได้ ดังนั้น M1 M2 จึงเปิดอยู่ วงจรแหล่งจ่ายกระแสคงที่ทางด้านขวาทำงานได้ตามปกติ และ S1 เปิดอยู่ ดังนั้น S2 จึงปิดอยู่ และการเริ่มต้นระบบจะเสร็จสิ้น หากไม่มี S1 S2 S3 กระแสไฟฟ้าชั่วขณะของทรานซิสเตอร์ทั้งหมดจะเป็น 0
   
  2,โมดูลป้องกันแรงดันไฟฟ้าเกิน OVP  ง่ายต่อการเข้าใจว่าเมื่อแรงดันไฟฟ้าอินพุตสูงเกินไป เอาต์พุตสามารถปิดได้ด้วยท่อสวิตช์เพื่อหลีกเลี่ยงความเสียหาย และผู้เปรียบเทียบสามารถตั้งค่าจุดป้องกันได้  
   
  3,โมดูลป้องกันอุณหภูมิเกิน OTP   การป้องกันอุณหภูมิคือการป้องกันไม่ให้ชิปเสียหายจากอุณหภูมิสูงผิดปกติ หลักการค่อนข้างง่าย เอาต์พุตจะถูกปิดโดยใช้คุณลักษณะอุณหภูมิของทรานซิสเตอร์ จากนั้นตั้งค่าจุดป้องกันผ่านตัวเปรียบเทียบ
   
  4,โมดูลป้องกันกระแสเกิน OCP  ตัวอย่างเช่น เมื่อเอาต์พุตลัดวงจร สถานะของหลอดเอาต์พุตสามารถควบคุมป้อนกลับได้โดยการตรวจจับกระแสเอาต์พุต และสามารถปิดหรือจำกัดกระแสได้ ดังแสดงในรูป กระแสของทรานซิสเตอร์จะถูกสุ่มตัวอย่างตามสัดส่วนของพื้นที่ โดยทั่วไป พื้นที่ของหลอดเก็บตัวอย่าง Q2 จะเป็นหนึ่งในพันของพื้นที่ของท่อเอาท์พุต จากนั้นการขับเคลื่อนของหลอด MOS จะถูกควบคุมโดยเครื่องเปรียบเทียบแรงดันไฟฟ้า
   
มีการออกแบบโมดูลเสริมอื่นๆ บางส่วน  
  พระมงกุฎเกล้าเจ้าอยู่หัวและแหล่งกำเนิดกระแสคงที่และกระจกปัจจุบัน 
  ภายในไอซี วิธีการตั้งค่าสถานะการทำงานของทรานซิสเตอร์แต่ละตัวจะต้องอาศัยกระแสไบแอส วงจรแหล่งจ่ายกระแสคงที่อาจกล่าวได้ว่าเป็นรากฐานสำคัญของวงจรทั้งหมด และยังมีการสร้างการอ้างอิงช่องว่างของแถบความถี่ด้วย จากนั้นกระจกปัจจุบันจะถูกนำมาใช้เพื่อจ่ายกระแสให้กับแต่ละโมดูลการทำงาน กระจกปัจจุบันใช้เพื่อตั้งค่ากระแสที่ต้องการผ่านพื้นที่ของทรานซิสเตอร์ซึ่งคล้ายกับภาพสะท้อนในกระจก
 
   
  ปกเกล้าเจ้าอยู่หัวสรุป 
 

ข้อมูลข้างต้นอาจเป็นโครงสร้างภายในทั้งหมดของชิปจ่ายไฟ DC/DC LM2675 และยังเป็นการทบทวนความรู้เกี่ยวกับขนสัตว์ก่อนหน้านี้อีกด้วย แน่นอนว่านี่เป็นเพียงโครงสร้างพื้นฐานในหลักการเท่านั้น การออกแบบเฉพาะจำเป็นต้องพิจารณาคุณลักษณะของพารามิเตอร์จำนวนมาก การวิเคราะห์และการจำลองจำนวนมาก และความเข้าใจอย่างลึกซึ้งเกี่ยวกับพารามิเตอร์ของกระบวนการเซมิคอนดักเตอร์ เนื่องจากกระบวนการผลิตจะกำหนดพารามิเตอร์และประสิทธิภาพของทรานซิสเตอร์จำนวนมาก ฉันทำ. มีข้อบกพร่องหรือใช้งานไม่ได้โดยสิ้นเชิง การออกแบบชิปทั้งหมดยังเป็นวิศวกรรมระบบที่ซับซ้อนซึ่งต้องใช้ความรู้ทางทฤษฎีและประสบการณ์เชิงปฏิบัติที่ดี

ข้อจำกัดความรับผิดชอบ: บทความนี้ทำซ้ำจาก "ittbank" บทความนี้นำเสนอเฉพาะความคิดเห็นส่วนตัวของผู้เขียน และไม่ได้นำเสนอมุมมองของ Sacco Micro และอุตสาหกรรม มีไว้สำหรับการพิมพ์ซ้ำและแบ่งปันเพื่อสนับสนุนการคุ้มครองสิทธิในทรัพย์สินทางปัญญาเท่านั้น โปรดระบุแหล่งที่มาต้นฉบับและผู้แต่งเมื่อพิมพ์ซ้ำ หากมีการละเมิดใด ๆ โปรดติดต่อเราเพื่อลบออก

โทรศัพท์บริษัท: +86-0755-83044319
แฟกซ์/แฟกซ์:+86-0755-83975897
อีเมล์: 1615456225@qq.com
QQ: 332496225 ผู้จัดการชิว
ที่อยู่: ห้อง 809 บล็อก C อาคารเทคโนโลยี Zhantao เลขที่ 1079 Minzhi Avenue เขตหลงหัวใหม่ เซินเจิ้น