Çipin iç tasarım ilkesinin ve yapısal analizinin ayrıntılı açıklaması

soyut

Bir güç kaynağı Ar-Ge mühendisi olarak elbette çeşitli çiplerle sık sık karşılaşıyorum. Bazı mühendisler çipin içine aşina olmayabilir. Pek çok öğrenci yeni çipleri uygularken doğrudan veri setinin uygulama sayfasına gidiyor ve çevre birimlerini önerilen tasarıma göre oluşturuyor. Bu kadar. Bu sayede uygulama iyi olsa bile teknik detaylar göz ardı edilir ve kendi teknik gelişiminiz için daha iyi bir deneyim biriktirilmez. Bugün DC/DC kademeli güç kaynağı çipi LM2675 örnek alınarak aşağıdaki çiplerin iç tasarım prensibi ve yapısı detaylı olarak anlatılmaktadır.  
 LM2675-5.0'ın tipik uygulama devresi  
   
  LM2675'in Veri Sayfasını açın, önce blok şemasına bakın.
   
 Bu şema, güç kaynağı çipinin tüm dahili ünite modüllerini içerir. BUCK yapısını iyi anladık. Bu çipin ana işlevi, MOS transistörünü sürmek ve sabit voltaj veya sabit akım çıkışı elde etmek için FB pininin çıkış durumunu tespit ederek döngü kontrollü bir PWM sürücü gücü MOS transistörü oluşturmaktır. Bu, asenkron modlu bir güç kaynağıdır, yani serbest dönme cihazı dahili bir MOS tüpü değil, harici bir diyottur.Her fonksiyonun nasıl gerçekleştirildiğini analiz edelim.
  İlk olarak,referans gerilim  
  Kart düzeyinde devre tasarımının referans güç kaynağına benzer şekilde, çipin dahili referans voltajı, çipin diğer devreleri için sabit bir referans voltajı sağlar. Bu referans voltajı yüksek hassasiyet, iyi stabilite ve küçük sıcaklık sapması gerektirir. Çipin içindeki referans voltajına bant aralığı referans voltajı da denir, çünkü bu voltaj silikonun bant aralığı voltajına yakındır, dolayısıyla bant aralığı referansı olarak adlandırılır. Bu değer aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi yaklaşık 1.2V'tur:
 
   
  Ders kitabına geri dönelim ve PN ekleminin formülü, akım ve gerilim formülü hakkında konuşalım:  
   
  Üstel olduğu ve IS'nin ters doymuş kaçak akım olduğu (yani azınlık taşıyıcı sürüklenmesinin neden olduğu PN bağlantısının kaçak akımı) olduğu görülebilir. Bu akım PN bağlantı alanıyla orantılıdır! Is->S ..Bu şekilde Vbe=VT*ln(Ic/Is) sonucu çıkarılabilir!Yukarıdaki şekle dönersek, işlemsel yükselteç analizine göre, VX=VY, o zaman I1*R1+Vbe1=Vbe2 olur, dolayısıyla şunu elde edebiliriz: I1=△Vbe/R1 ve M3 ve M4'ün geçit gerilimleri şu şekildedir: aynı, akım I1=I2, dolayısıyla formül türetilir: I1=I2=VT*ln(N/R1) N, Q1 ve Q2'nin PN bağlantı alanlarının oranıdır!Yukarıdaki şekle dönersek, işlemsel yükselteç analizine göre, VX=VY, o zaman I1*R1+Vbe1=Vbe2 olur, dolayısıyla şunu elde edebiliriz: I1=△Vbe/R1 ve M3 ve M4'ün geçit gerilimleri şu şekildedir: aynı, akım I1=I2, dolayısıyla formül türetilir: I1=I2=VT*ln(N/R1) N, Q1 ve Q2'nin PN bağlantı alanlarının oranıdır!Bu şekilde nihayet Vref=I2*R2+Vbe2 kıyaslamasını elde ederiz. Kilit nokta, I1'in pozitif bir sıcaklık katsayısı olması, Vbe'nin ise negatif bir sıcaklık katsayısı olmasıdır. N değerini ayarladıktan sonra iyi bir sıcaklık telafisi elde edilebilir! Ve kararlı bir referans voltajı elde edilir. Genellikle endüstri 8'e göre tasarım yapar. Sıfır sıcaklık katsayısına ulaşmak için Vref=Vbe2+17.2*VT formüle göre hesaplanır, yani yaklaşık 1.2V'dir. Şu anda 1V'den daha düşük bir referans noktasına ulaşılabilir. alçak gerilim alanı. Sıcaklık katsayısının yanı sıra, seviye nedeniyle derinleşemeyen PSRR'nin güç kaynağı dalgalanmasını bastırması vb. sorunlar da vardır. Son diyagram şu şekildedir ve işlemsel yükseltecin tasarımı elbette çok özeldir:
   
  Şekil sıcaklık karakteristiği simülasyonunda gösterildiği gibi:  
   
  II.Osilatör OSC ve PWM
 
Güç kaynağını değiştirmenin temel ilkesinin, güç MOS transistörünü sürmek için PWM kare dalgasını kullanmak olduğunu biliyoruz, bu nedenle doğal olarak salınım üreten bir modüle ihtiyacımız var. Prensip çok basittir, yani kapasitör testere dişi dalgası oluşturmak için şarj edilir ve boşaltılır ve karşılaştırıcı, ayarlanabilir görev oranına sahip kare dalga üretmek için kullanılır.
 
   
Son ayrıntılı devre tasarımı aşağıdaki gibidir:
 
   
 Görev çevrimi %50'den büyük olduğunda eğimi stabilize etmeyi amaçlayan mevcut modda eğim telafisinde teknik bir zorluk vardır. Ayrıca yüzeysel bir anlayışa sahibim ve ilgilenen öğrenciler bunu ayrıntılı olarak inceleyebilirler.
  III.Hata yükseltici
  Hata amplifikatörünün işlevi, çıkış sabit akımını veya sabit voltajını sağlamak için geri besleme voltajını örneklemektir. Böylece MOS tüpünü çalıştırmanın PWM'si şemada gösterildiği gibi ayarlanır:
 
   
 
  IV.sürücü devresi
 Son tahrik parçasının yapısı çok basittir, yani güçlü akım kapasitesine sahip geniş alanlı bir MOS tüpüdür.
 
   
 
  Beşinci olarak,Diğer modül devreleri
  Buradaki diğer modül devreleri, prensibin özü olmasa da çipin normal ve güvenilir bir şekilde çalışabilmesini sağlamak içindir, ancak gerçekten çip tasarımında önemli bir yer tutarlar.Spesifik olarak, birkaç işlevi vardır:
  1,Modülü başlat   Başlatma modülünün işlevi doğal olarak çipi çalışmaya başlatmaktır, çünkü açılış anında tüm transistör akımlarının sıfır olması ve değişmeden kalması mümkündür, bu nedenle çalışamaz. Devreyi başlatma işlevi, "ateş yakmaya" ve ardından onu kapatmaya eşdeğerdir. Şekilde gösterildiği gibi:Açılış anında, S3 doğal olarak açılır ve ardından S2, M4 Q1'i vb. açabilir, böylece M1 M2 açılır. Sağdaki sabit akım kaynağı devresi normal çalışıyor ve S1 açılıyor, dolayısıyla S2 kapatılıyor ve başlatma tamamlanıyor. S1 S2 S3 yoksa tüm transistörlerin anlık akımı 0'dır.
   
  2,Aşırı gerilim koruma modülü OVP  Giriş voltajı çok yüksek olduğunda, hasarı önlemek için çıkışın anahtar tüpü tarafından kapatılabileceğini ve karşılaştırıcı tarafından bir koruma noktası ayarlanabileceğini anlamak kolaydır.  
   
  3,Aşırı sıcaklık koruma modülü OTP   Sıcaklık koruması, çipin anormal yüksek sıcaklıktan zarar görmesini önlemek içindir. Prensip nispeten basittir. Çıkış, transistörün sıcaklık özellikleri kullanılarak ve ardından karşılaştırıcı aracılığıyla koruma noktası ayarlanarak kapatılır.
   
  4,Aşırı akım koruma modülü OCP  Örneğin, çıkış kısa devre olduğunda, çıkış tüpünün durumu, çıkış akımı tespit edilerek geri beslemeyle kontrol edilebilir ve akım kapatılabilir veya sınırlandırılabilir. Şekilde görüldüğü gibi transistörün akımı alanla orantılı olarak örneklenir. Genel olarak, Q2 örnekleme tüpünün alanı, çıkış tüpünün alanının binde biri kadar olacaktır ve daha sonra MOS tüpünün tahriki, voltaj karşılaştırıcı tarafından kontrol edilir.
   
Başka yardımcı modül tasarımları da var  
  VI.Ve sabit akım kaynağı ve akım aynası. 
  IC içinde, her bir transistörün çalışma durumunun nasıl ayarlanacağı öngerilim akımı yoluyla yapılır. Sabit akım kaynağı devresi tüm devrelerin temel taşı diyebiliriz ve bant aralığı referansı da üretilmiştir. Daha sonra her fonksiyonel modüle akım sağlamak için akım aynası kullanılır. Akım aynası, ayna görüntüsüne benzer şekilde transistörün alanı boyunca gerekli akımı ayarlamak için kullanılır.
 
   
  VII.özetlemek 
 

Yukarıdaki muhtemelen DC/DC güç çipi LM2675'in tüm iç yapısıdır ve aynı zamanda önceki kürk bilgilerinin bir incelemesidir. Elbette bu sadece prensipte temel yapıdır. Özel bir tasarımın çok sayıda parametre özelliğini, çok sayıda analiz ve simülasyonu ve yarı iletken işlem parametrelerinin derinlemesine anlaşılmasını dikkate alması gerekir; çünkü üretim süreci, transistörlerin birçok parametresini ve performansını belirler. Ben yaparım. Arızalı veya tamamen kullanılamaz durumda. Çip tasarımının tamamı aynı zamanda iyi teorik bilgi ve pratik deneyim gerektiren karmaşık bir sistem mühendisliğidir.

Yasal Uyarı: Bu makale "ittbank"tan kopyalanmıştır. Bu makale yalnızca yazarın kişisel görüşlerini temsil eder ve Sacco Micro ve sektörün görüşlerini temsil etmez. Fikri mülkiyet haklarının korunmasını desteklemek amacıyla yalnızca yeniden basılması ve paylaşılması içindir. Lütfen yeniden basarken orijinal kaynağı ve yazarını belirtin. Herhangi bir ihlal varsa, silmek için lütfen bizimle iletişime geçin.

Şirket Tel: +86-0755-83044319
Faks/faks:+86-0755-83975897
E-posta: 1615456225@qq.com
QQ: 332496225 Yönetici Qiu
Adres: Oda 809, Blok C, Zhantao Teknoloji Binası, No.1079 Minzhi Bulvarı, Longhua Yeni Bölgesi, Shenzhen