USB電源管理芯片中保護(hù)電路的研究與設(shè)計.pdf

1、通用串行總線(USB)接口因?yàn)槠渲С譄岵灏?、傳輸速率快、方便攜帶等優(yōu)點(diǎn)，出現(xiàn)不到二十年的時間里，在市場上迅速普及。隨著科技的進(jìn)步，目前USB3.0具有更高的傳輸速率，能夠提供更大的總線功率和輸出電流。市場上新出的智能產(chǎn)品大多采用USB通信及充電，然而為了應(yīng)對一些惡劣的環(huán)境和使用過程中的突發(fā)情況，如何設(shè)計出安全可靠的USB電源管理芯片是工程師們必須面對的難題。本文從芯片安全可靠的角度出發(fā)，專注設(shè)計USB電源管理芯片中的保護(hù)電路，通過仿真驗(yàn)

2、證，完成了限流保護(hù)電路、過溫保護(hù)電路、異常報警電路的設(shè)計。
　　本文首先介紹了本課題的背景意義、USB電源管理芯片保護(hù)電路的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，總結(jié)了USB電源管理芯片的重要性能參數(shù)。同時，詳細(xì)闡述了USB電源管理芯片的架構(gòu)原理，分析了限流保護(hù)電路和過溫保護(hù)電路的工作過程，并且本文采用串聯(lián)電阻檢測與SENSEFETs檢測相結(jié)合的方式來監(jiān)測系統(tǒng)電流。
　　然后，詳細(xì)介紹了限流保護(hù)電路、過溫保護(hù)電路以及異常報警電路的設(shè)計過程。分

3、析了傳統(tǒng)限流保護(hù)電路不能有效進(jìn)行短路保護(hù)的缺陷，設(shè)計了一款新型的雙門限限流保護(hù)電路，當(dāng)系統(tǒng)過流時變?yōu)楹懔髟摧敵?，?dāng)系統(tǒng)短路時，降為更低門限的恒流源輸出。通過帶隙基準(zhǔn)內(nèi)部的基準(zhǔn)電壓與PNP三極管發(fā)射極-基極電壓的比較來實(shí)現(xiàn)溫度監(jiān)測及過溫保護(hù)功能。若系統(tǒng)發(fā)生過載、短路或過溫等異常情況，將輸出異常報警信號到USB控制器。
　　最后，基于UMC0.25um BCD工藝，采用Cadence軟件設(shè)計電路，經(jīng)過Hspice軟件仿真驗(yàn)證。仿真結(jié)果