基于BCD工藝的AC-DC線性穩(wěn)壓器設(shè)計(jì).pdf

1、隨著人們對(duì)生活水平的提高，智能家電已成為新寵，家電漸漸興起智能化的潮流。在智能家電控制系統(tǒng)中，供電系統(tǒng)起到了心臟的作用，它是各個(gè)控制系統(tǒng)正常運(yùn)行的保障。在傳統(tǒng)控制系統(tǒng)的電源設(shè)計(jì)方案中，多采用RC降壓和開關(guān)電源降壓兩種電源設(shè)計(jì)方案。其中，RC降壓電源設(shè)計(jì)方案具有電路成本低、電源體積小的特點(diǎn)，符合智能家居對(duì)電源的要求，但其同時(shí)也存在轉(zhuǎn)換效率低、輸出電壓波動(dòng)范圍小、調(diào)試相對(duì)復(fù)雜、易觸電等缺點(diǎn)；開關(guān)電源降壓電源設(shè)計(jì)方案常采用非隔離AC-DC降壓

2、，具有輸入電壓范圍大、高效率、保護(hù)功能完善、待機(jī)功耗低等優(yōu)點(diǎn)，但其體積相對(duì)較大，成本較高。
　　考慮到傳統(tǒng)方案的缺點(diǎn)，本文采用0.8um BCD工藝，設(shè)計(jì)了一款可以應(yīng)用于智能家電供電系統(tǒng)的AC-DC線性穩(wěn)壓器，其電源設(shè)計(jì)方案綜合上述兩種傳統(tǒng)電源設(shè)計(jì)方案的優(yōu)點(diǎn)，其具有輸入電壓范圍大、外圍器件少、電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、調(diào)試簡(jiǎn)單、電路保護(hù)功能完善、待機(jī)功耗低、成本低等優(yōu)點(diǎn)，缺點(diǎn)在于電能轉(zhuǎn)換效率較低。芯片設(shè)計(jì)分為電路設(shè)計(jì)和版圖設(shè)計(jì)兩大部分

3、。
　　電路設(shè)計(jì)主要完成以下工作：首先，將芯片劃分啟動(dòng)電路、內(nèi)部電源電路、帶隙基準(zhǔn)電壓源電路、偏置電路、線性穩(wěn)壓電路、保護(hù)電路和邏輯綜合控制電路等功能模塊;并根據(jù)各個(gè)功能模塊的實(shí)現(xiàn)原理搭建電路，通過(guò)理論計(jì)算對(duì)器件的參數(shù)進(jìn)行設(shè)定，接著利用Hspice仿真工具對(duì)其進(jìn)行瞬態(tài)、直流以及交流三個(gè)方面的全工藝角仿真驗(yàn)證，同時(shí)調(diào)整部分參數(shù)，使其分別達(dá)到設(shè)計(jì)要求；其次將設(shè)計(jì)好的模塊電路綜合成完整的芯片電路，然后進(jìn)行芯片電路的系統(tǒng)仿真，根據(jù)仿真結(jié)果

4、進(jìn)一步調(diào)整功能模塊電路參數(shù)，使整體電路達(dá)到設(shè)計(jì)要求，完成芯片的電路設(shè)計(jì)。
　　版圖設(shè)計(jì)主要完成以下工作：首先，按照功能模塊對(duì)芯片版圖進(jìn)行布局，逐一對(duì)功能模塊的版圖進(jìn)行設(shè)計(jì)，并分別通過(guò)DRC和LVS檢查；其次，整合功能模塊的版圖，再一次通過(guò)DRC和LVS檢查；最后，提取版圖寄生參數(shù)進(jìn)行系統(tǒng)仿真，根據(jù)仿真結(jié)果對(duì)芯片電路和版圖進(jìn)行微調(diào)，完成版圖設(shè)計(jì)的工作并發(fā)送流片。
　　設(shè)計(jì)完成的芯片電路達(dá)到了預(yù)期的設(shè)計(jì)要求。模擬實(shí)際應(yīng)用電源設(shè)計(jì)

5、方案搭建芯片的仿真驗(yàn)證電路，仿真結(jié)果表明在90V~265V的交流電輸入條件下能輸出高精度的5V直流電壓，在負(fù)載電流50mA時(shí)，電源抑制比達(dá)到60dB，高于設(shè)計(jì)要求的35mA/60dB，輸出電源穩(wěn)定性高，且其最大負(fù)載能力為100mA，負(fù)載調(diào)整率為0.2V/A，線性調(diào)整率為7.79mV/V，溫度在-40℃～150℃變化時(shí)輸出電壓的溫漂為12.8ppm/℃。另外芯片具有過(guò)溫保護(hù)、過(guò)載保護(hù)和欠壓鎖存等保護(hù)功能，并預(yù)留了輸出電壓調(diào)整功能，只需要改