CMOS汽车电子电压调节器

论文摘要

汽车电压调节器是汽车电源系统的心脏部件,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。本文在分析国内外汽车电源系统现状和发展趋势的基础上,设计了单芯片CMOS的电压调节器,调节控制电路与传统的14V方案类似。但CMOS结构的采用,使电路具有较高的调节精度和温度稳定性。文中详细地分析了电压调节器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,包括电压基准源、误差放大器、保护电路、调整电路和调整管,给出调节器的整体电路图。整个电路经CADENCE工具仿真验证,达到预定的设计目标。电压调节器中的调整管工作在高压大电流状态,是调节器的核心元件。本文详细讨论了LDMOS以及SJ-LDMOS的工作原理,给出了完整的设计方案。该设计不仅适用于14V系统,也适用于42V系统,还可用于其他高压大功率系统。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 前言
• 1.1 汽车电压调节器概述
• 1.2 汽车电源系统发展趋势
• 1.2.1 42V电源系统的优点和缺点
• 1.2.2 汽车电压升级解决方案
• 1.3 本课题的研究背景及意义
• 1.4 本设计需要解决的关键问题
• 1.5 本课题研究的主要内容
• 第二章 电压调节器原理
• 2.1 汽车电源系统
• 2.2 交流发电机的分类与工作特性
• 2.2.1 交流发电机的分类
• 2.2.2 交流发电机的励磁
• 2.2.3 交流发电机的工作特性
• 2.3 电压调节器的分类及工作原理
• 2.3.1 电压调节器的分类
• 2.3.2 电压调节器的原理
• 2.4 电压调节器的结构
• 2.4.1 基准电压源
• 2.4.2 误差放大器
• 2.4.3 调整管
• 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 基准电压源分析与设计
• 3.2.1 隐埋齐纳二极管基准电压源
• 3.2.2 XFET电压基准源
• 3.2.3 带隙基准电压源
• 3.3 带隙基准电压源的设计
• BE的温度特性'>3.3.1 V_BE的温度特性
• 3.3.2 带隙电压的产生
• 3.3.3 带隙基准电压源的设计与仿真结果
• 3.4 启动电路
• 3.5 误差放大器
• 3.5.1 电路结构与工作原理
• 3.5.2 仿真结果分析
• 3.6 过流保护电路
• 3.6.1 过流保护电路原理
• 3.6.2 过流保护电路设计及结果分析
• 3.7 过热保护电路
• 3.7.1 传统过热保护电路
• 3.7.2 过热保护电路原理
• 3.7.3 过热保护电路的设计与仿真
• 3.8 电压调整
• 3.9 调节器整体电路及验证
• 3.10 本章小结
• 第四章 调整管的设计与实现
• 4.1 MOS管的基本结构与工作原理
• 4.2 影响器件击穿电压的主要因素
• 4.2.1 器件的击穿特性
• 4.2.2 碰撞电离率
• 4.2.3 PN结的雪崩击穿
• 4.2.4 雪崩击穿的条件
• 4.3 高压MOS结构
• 4.3.1 垂直高压MOS
• 4.3.2 偏置栅MOS
• 4.3.3 LDMOS
• 4.4 LDMOS的工作原理
• 4.5 SJ-LDMOS工作原理
• 4.6 调整管的设计
• 4.7 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
• 攻读硕士期间发表的论文