单片型汽车电子电压调节器芯片设计

论文摘要

随着微电子技术在汽车控制系统中的广泛应用，汽车总成中电子系统的作用显得越来越重要，这种发展态势对汽车发电系统提出了更高的要求。汽车电压调节器是汽车发电系统的心脏部件，优质的电压调节器是保证汽车电子系统高可靠性的重要前提。本文通过对大量电子电压调节器的分析，提出了新的电压调节器电路。在调节器的具体实现形式上采用单芯片集成方式，使其在电压调节精度、体积、重量及耐振性等方面均优于普通电子电压调节器。文中还详细分析了电压调节器的的工作原理和电路结构，分块设计了芯片内部各个功能模块，包括取样电路、电压基准源、误差放大器、保护电路和调整晶体管，给出所有晶体管级电路图，并对各功能模块进行Spice模拟验证，模拟的结果及分析也一并给出。最后根据元器件在电路中的作用确定器件单元版图结构，并介绍了版图设计过程。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 汽车电压调节器概述
• 1.1.1 汽车电压调节器的发展
• 1.1.2 汽车电压调节器的发展趋势
• 1.2 本课题的研究背景及意义
• 1.3 本课题的主要研究内容
• 第二章 电压调节器设计原理和芯片组成
• 2.1 汽车发电系统的构成
• 2.2 交流发电机工作特性
• 2.2.1 交流发电机的励磁
• 2.2.2 交流发电机工作特性
• 2.3 电压调节器的分类及设计原理
• 2.3.1 电压调节器的分类
• 2.3.2 电压调节器的设计原理
• 2.4 电压调节器的电路结构
• 2.4.1 调整晶体管
• 2.4.2 基准电压源
• 2.4.3 误差放大器
• 2.4.4 保护电路
• 2.5 本章小结
• 第三章 电压调节器电路设计与具体实现
• 3.1 电压调节器电路结构
• 3.2 电压取样电路
• 3.2.1 发电机电压取样法
• 3.2.2 蓄电池电压取样法
• 3.2.3 综合电压取样法
• 3.3 基准电压源电路分析与设计
• 3.3.1 利用二极管或稳压管作为基准源
• 3.3.2 具有温度补偿的基准电压源
• 3.3.3 带隙基准电压源
• 3.3.4 模拟验证
• 3.4 误差放大电路
• 3.5 保护电路
• 3.5.1 过流及安全区保护电路
• 3.5.2 过热保护
• 3.6 调节器整体电路及工作原理
• 3.7 本章小结
• 第四章 调节器版图设计
• 4.1 双极型集成电路基本制造工艺
• 4.2 双极型集成电路版图设计原则
• 4.3 版图设计
• 4.3.1 划分隔离区
• 4.3.2 版图设计规则
• 4.3.3 元器件图形设计
• 4.3.4 布局布线
• 4.4 特殊元器件的设计
• 4.4.1 耐高压器件的设计
• 4.4.2 调整管的设计
• 4.5 本章小结
• 第五章 总结与展望
• 5.1 总结
• 5.2 进一步工作展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和参加科研情况