SPIC设计方法与IP设计技术研究

论文题目: SPIC设计方法与IP设计技术研究

论文类型: 博士论文

论文专业: 电路与系统

作者: 赵梦恋

导师: 严晓浪

关键词: 混合信号系统,智能电源管理,功率集成电路,设计流程,硬件描述语言,保护电路

文献来源: 浙江大学

发表年度: 2005

论文摘要: 在现代超大规模集成电路和电力电子技术的推动下,功率集成电路发展迅速,获得了广泛的应用。近年来系统集成芯片和功率系统集成技术的发展更是对智能电源系统的开发提出了迫切的需求,从而进一步促进了对智能功率芯片设计技术的研究。因此,开展智能功率集成电路的设计方法学研究,研究开发各类智能电源类集成电路,开发具有自主知识产权的智能电源IP有着重要的现实意义。 本文的主要工作和创新点包括: 分析了混合信号集成电路的设计流程,针对功率集成电路的特点——高低压兼容、数模混合、功率集成等,提出了适合功率集成电路的自顶下向的设计方法和设计流程,构筑了采用BCD工艺,适用于此类电路开发的设计环境,为相应设计平台的建立积累了经验。 研究和总结了智能功率芯片的重要功能模块——保护和传感模块的设计与构成技术,包括过压保护、欠压保护、过流保护、过热保护、软启动等,为构成相应IP库作出了有益的贡献,其中部分电路已成功应用于若干电源芯片的设计。 针对功率集成电路中受到高度关注的功耗及相应的温升和热效应问题进行了专门分析,提出了若干过热保护的解决方案,并设计构成了高精度测温模块。经流片验证与严格测试,表明该模块线性好,性能优良,除用于高精度测温外,亦可作为单独产品获得应用。 论文最后采用自顶向下的设计方法设计了一个典型的智能功率电路——Hot Swap Controller,特点是具有较复杂的控制逻辑并具备多种保护功能,利用1.5μmBCD工艺实现,实现了包括功率MOSFET在内的单片集成。 整个论文工作与电源类集成电路芯片的研究开发紧密结合,研究提出的设计方法和多项技术已成功应用于所设计的电路芯片。预期论文工作可为今后智能功率芯片和各种SoC的电源设计积累有益的经验,构建与完善智能功率芯片的设计平台,并为建立相应的智能电源IP库做出贡献。

论文目录:

摘要

ABSTRACT

第一章 绪论

1．1 数模混合信号系统

1．1．1 数模混合信号系统的发展概况

1．1．2 数模混合信号的设计技术

1．1．3 数模混合信号 SOC的描述

1．1．4 模拟 IP核和设计复用技术

1．2 SPIC(Smart Power IC)

1．2．1 SPIC的概念和分类

1．2．3 SPIC的发展

1．3 本文的主要工作及内容安排

第二章 SPIC设计技术研究

2．1 数模混合信号设计流程

2．1．1 传统的自底向上的模拟电路设计流程

2．1．2 典型的数字电路设计流程

2．1．3 典型的数模混合电路设计流程

2．2 混合信号硬件描述语言

2．2．1 VHDL-AMS语言

2．2．2 Verilog-A/AMS

2．3 SPIC的设计流程

2．3．1 SPIC和 PSOC

2．3．2 PSoC的设计流程

2．4 本章小结

第三章 保护和传感

3．1 保护电路

3．2 常用的保护及传感 IP核

3．2．1 过压保护

3．2．2 欠压保护

3．2．3 过流保护

3．2．4 负电压检测

3．2．5 软启动

3．2．6 过热保护

3．2．7 保护电路的发展趋势

3．3 设计实例-电子镇流器控制芯片设计中的保护方案

3．3．1 电子镇流器的工作原理

3．3．2 设计方案

3．3．3 控制策略

3．3．4 top-level仿真和版图的设计

3．5 本章小结

第四章 功耗与热效应

4．1 SPIC中的热效应

4．2 SPIC中的温度检测

4．2．1 测温电路构成原理

4．2．2 改进的测温电路

4．2．3 测温单元的版图设计

4．2．4 仿真及测试结果

4．3 温度梯度测量及其应用

4．4 测温电路在 SPIC中的应用

4．4．1 输出饱和式保护电路

4．4．2 温度开关式保护电路

4．4．3 分流式保护电路

4．4．4 过热保护电路实例

4．5 本章小结

第五章 应用实例-SPIC与保护电路

5．1 关于热插拔控制器

5．2 热插拔控制器的设计

5．2．1 典型应用

5．2．2 方框图

5．2．3 模拟模块的行为描述

5．2．4 具体模块的设计

5．2．4 数字控制电路的设计

5．3 器件与工艺实现

5．3．1 关于 BCD工艺

5．3．2 功率 MOSFET的集成

5．4 本章小结

第六章 总结和展望

参考文献

作者已发表的文章

致谢

发布时间: 2005-07-14

参考文献

• [1].高压大功率压接型IGBT器件并联芯片瞬态电流特性研究[D]. 唐新灵.华北电力大学(北京)2017

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