集成电路设计中的电源管理技术
出版时间:
2020-06
版次:
1
ISBN:
9787111652236
定价:
159.00
装帧:
平装
开本:
16开
纸张:
胶版纸
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本书主要针对低压和高压电源管理电路设计进行了详细讨论。本书力求简化电路模型的数学分析，重点研究电源管理电路的功能和实现。本书中包含了大量电路示意图，以帮助读者理解电源管理电路的基本原理和工作方式。在具体内容方面，本书分章介绍了低压和高压器件、低压差线性稳压器设计、电压模式和电流模式开关电源稳压器、基于纹波的控制技术、单电感多输出转换器、基于开关的电池充电器以及能量收集系统等方面的内容。
本书内容详实、实例丰富，可作为高等院校电子科学与技术、电子信息工程、微电子、集成电路工程等专业高年级本科生和硕士研究生的课程教材，亦可作为从事集成电路、系统级设计，以及电源管理芯片设计和应用的工程技术人员的参考书籍。
目录
译者序
原书前言
致谢
作者简介
第1章引言1
11摩尔定律1
12工艺发展的影响： 05μm~28nm的电源管理芯片1
121MOSFET结构1
122晶体管的尺度效应6
123漏电流功耗8
13先进工艺产品中电源管理集成电路的挑战12
131多阈值电压工艺12
132性能优化13
133与版图有关的邻近效应16
134对电路设计的影响17
14电源管理模块中的基本定义18
141负载调整率18
142瞬态电压变化19
143传输损耗和开关损耗20
144功率转换效率21
参考文献21
第2章低压差线性（LDO）稳压器设计23
21LDO稳压器的基本结构24
211传输器件的类型26
22补偿技术28
221极点分布29
222零点分布和右半平面零点34
23LDO稳压器设计考虑36
231电压差36
232效率38
233线性/负载调整率39
234负载电流突变引起的瞬态输出电压变化40
24模拟LDO稳压器43
241主极点补偿的特性43
242无电容结构特点48
243低电压无电容LDO稳压器的设计54
244在多级无电容LDO稳压器中通过使用电流反馈补偿减少最小负载电流限制57
245具有前馈通路和动态增益调整的多级LDO稳压器65
25LDO稳压器的设计指导70
251仿真提示和结果分析71
252在交流分析仿真中打破闭环的方法72
253具有主极点补偿的LDO稳压器的仿真实例74
26数字LDO稳压器设计82
261基本数字LDO稳压器83
262具有网格异步自定时控制（LASC）技术的数字LDO稳压器85
263动态电压缩减（DVS）88
27具有模拟动态电压缩减（ADVS）技术的开关数字/模拟低压差线性（D/A-LDO）
稳压器98
271ADVS技术98
272可切换的D/A-LDO稳压器101
参考文献107
第3章开关电源稳压器的设计109
31基本概念109
32控制方法与工作原理概述112
33开关稳压器的小信号模型与补偿方法117
331电压模式开关稳压器的小信号建模117
332闭环电压模式中开关稳压器的小信号建模121
333电流模式开关稳压器的小信号建模136
参考文献153
第4章基于纹波的控制技术（第1部分）154
41基于纹波控制的基本拓扑结构154
411迟滞控制157
412导通时间控制159
413关断时间控制163
414具有峰值电压控制和波谷电压控制的恒定频率技术165
415基于纹波控制拓扑结构总结166
42导通时间控制型降压转换器的稳定标准168
421稳定性判据的推导168
422输出电容的选择179
43采用小阻值RESR的多层陶瓷电容设计技术182
431采用附加斜坡信号183
432采用额外的电流反馈通路184
433具有附加电流反馈通路的导通时间控制模式的比较232
434采用纹波整形技术补偿小阻值RESR234
435纹波整形功能的实验结果239
参考文献246
第5章基于纹波的控制技术（第2部分）247
51增强电压调整性能的设计技术247
511直流电压调整精度247
512用于纹波控制的电压二次方结构247
513采用附加斜坡或者电流反馈通路的电压二次方实时控制技术251
514采用小阻值RESR的电压二次方结构中的比较器253
515采用小阻值RESR的具有二次微分和积分技术的基于纹波控制技术261
516鲁棒性强的纹波调整器269
52对于开关频率变化降低电磁干扰的分析271
521反馈信号抗干扰能力的提高273
522旁路通路对反馈信号高频噪声的滤波273
523锁相环调制器技术275
524不同vIN、vOUT、iLOAD情况下频率变化的分析276
525用于伪恒定fSW的自适应导通时间控制器286
53用于伪恒定fSW的最优化导通时间控制器293
531导通时间控制的优化算法294
532具有等效vIN和vOUT,eq的Ⅰ型最优化导通时间控制器294
533具有等效vDUTY的Ⅱ型最优化导通时间控制器302
534频率钳位器304
535不同导通时间控制器的比较304
536最优化导通时间控制器的仿真结果305
537最优化导通时间控制器的实验结果309
参考文献313
第6章单电感多输出转换器315
61单电感多输出转换器的基本拓扑结构315
611结构316
612交叉调整316
62单电感多输出转换器的应用317
621片上系统317
622便携式电子系统318
63单电感多输出转换器的设计指导319
631能量传输通路319
632控制方法分类327
633设计目标329
64用于片上系统的单电感多输出转换器331
641电感电流控制中的叠加定理331
642双模能量传输方法333
643能量模式转换334
644自动能量旁路337
645瞬态交叉调整的消除338
646电路实现342
647实验结果351
65平板电脑应用中的单电感多输出转换器技术361
651单电感多输出转换器中的输出独立栅极驱动控制361
652单电感多输出转换器中的连续导通模式/绿色模式相对忽略能量控制369
653单电感多输出转换器中的双向动态斜率补偿378
654电路实现383
655实验结果390
参考文献404
第7章基于开关的电池充电器406
71引言406
711纯充电状态409
712直接供电状态409
713断开状态410
714充电和供电状态410
72基于开关的电池充电器的小信号分析411
73闭环等效模型416
74采用PSIM进行仿真423
75涡轮加速升压充电器428
76内置电阻对充电器系统的影响432
77设计实例：连续内建电阻监测436
771连续内建电阻监测的操作436
772连续内建电阻监测的电路实现438
773实验结果442
参考文献444
第8章能量收集系统445
81能量收集系统概述445
82能量收集源447
821振动电磁换能器449
822压电发电机451
823静电能量发生器451
824风力发电装置453
825热电式发电机454
826太阳电池456
827磁线圈457
828射频/无线460
83能量收集电路461
831能量收集电路的基本概念461
832交流电源能量收集电路464
833直流电源能量收集电路469
84最大功率点跟踪471
841最大功率点跟踪的基本概念471
842阻抗匹配471
843电阻模拟473
844最大功率点跟踪方法474
参考文献479
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内容简介:
本书主要针对低压和高压电源管理电路设计进行了详细讨论。本书力求简化电路模型的数学分析，重点研究电源管理电路的功能和实现。本书中包含了大量电路示意图，以帮助读者理解电源管理电路的基本原理和工作方式。在具体内容方面，本书分章介绍了低压和高压器件、低压差线性稳压器设计、电压模式和电流模式开关电源稳压器、基于纹波的控制技术、单电感多输出转换器、基于开关的电池充电器以及能量收集系统等方面的内容。
本书内容详实、实例丰富，可作为高等院校电子科学与技术、电子信息工程、微电子、集成电路工程等专业高年级本科生和硕士研究生的课程教材，亦可作为从事集成电路、系统级设计，以及电源管理芯片设计和应用的工程技术人员的参考书籍。
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译者序
原书前言
致谢
作者简介
第1章引言1
11摩尔定律1
12工艺发展的影响： 05μm~28nm的电源管理芯片1
121MOSFET结构1
122晶体管的尺度效应6
123漏电流功耗8
13先进工艺产品中电源管理集成电路的挑战12
131多阈值电压工艺12
132性能优化13
133与版图有关的邻近效应16
134对电路设计的影响17
14电源管理模块中的基本定义18
141负载调整率18
142瞬态电压变化19
143传输损耗和开关损耗20
144功率转换效率21
参考文献21
第2章低压差线性（LDO）稳压器设计23
21LDO稳压器的基本结构24
211传输器件的类型26
22补偿技术28
221极点分布29
222零点分布和右半平面零点34
23LDO稳压器设计考虑36
231电压差36
232效率38
233线性/负载调整率39
234负载电流突变引起的瞬态输出电压变化40
24模拟LDO稳压器43
241主极点补偿的特性43
242无电容结构特点48
243低电压无电容LDO稳压器的设计54
244在多级无电容LDO稳压器中通过使用电流反馈补偿减少最小负载电流限制57
245具有前馈通路和动态增益调整的多级LDO稳压器65
25LDO稳压器的设计指导70
251仿真提示和结果分析71
252在交流分析仿真中打破闭环的方法72
253具有主极点补偿的LDO稳压器的仿真实例74
26数字LDO稳压器设计82
261基本数字LDO稳压器83
262具有网格异步自定时控制（LASC）技术的数字LDO稳压器85
263动态电压缩减（DVS）88
27具有模拟动态电压缩减（ADVS）技术的开关数字/模拟低压差线性（D/A-LDO）
稳压器98
271ADVS技术98
272可切换的D/A-LDO稳压器101
参考文献107
第3章开关电源稳压器的设计109
31基本概念109
32控制方法与工作原理概述112
33开关稳压器的小信号模型与补偿方法117
331电压模式开关稳压器的小信号建模117
332闭环电压模式中开关稳压器的小信号建模121
333电流模式开关稳压器的小信号建模136
参考文献153
第4章基于纹波的控制技术（第1部分）154
41基于纹波控制的基本拓扑结构154
411迟滞控制157
412导通时间控制159
413关断时间控制163
414具有峰值电压控制和波谷电压控制的恒定频率技术165
415基于纹波控制拓扑结构总结166
42导通时间控制型降压转换器的稳定标准168
421稳定性判据的推导168
422输出电容的选择179
43采用小阻值RESR的多层陶瓷电容设计技术182
431采用附加斜坡信号183
432采用额外的电流反馈通路184
433具有附加电流反馈通路的导通时间控制模式的比较232
434采用纹波整形技术补偿小阻值RESR234
435纹波整形功能的实验结果239
参考文献246
第5章基于纹波的控制技术（第2部分）247
51增强电压调整性能的设计技术247
511直流电压调整精度247
512用于纹波控制的电压二次方结构247
513采用附加斜坡或者电流反馈通路的电压二次方实时控制技术251
514采用小阻值RESR的电压二次方结构中的比较器253
515采用小阻值RESR的具有二次微分和积分技术的基于纹波控制技术261
516鲁棒性强的纹波调整器269
52对于开关频率变化降低电磁干扰的分析271
521反馈信号抗干扰能力的提高273
522旁路通路对反馈信号高频噪声的滤波273
523锁相环调制器技术275
524不同vIN、vOUT、iLOAD情况下频率变化的分析276
525用于伪恒定fSW的自适应导通时间控制器286
53用于伪恒定fSW的最优化导通时间控制器293
531导通时间控制的优化算法294
532具有等效vIN和vOUT,eq的Ⅰ型最优化导通时间控制器294
533具有等效vDUTY的Ⅱ型最优化导通时间控制器302
534频率钳位器304
535不同导通时间控制器的比较304
536最优化导通时间控制器的仿真结果305
537最优化导通时间控制器的实验结果309
参考文献313
第6章单电感多输出转换器315
61单电感多输出转换器的基本拓扑结构315
611结构316
612交叉调整316
62单电感多输出转换器的应用317
621片上系统317
622便携式电子系统318
63单电感多输出转换器的设计指导319
631能量传输通路319
632控制方法分类327
633设计目标329
64用于片上系统的单电感多输出转换器331
641电感电流控制中的叠加定理331
642双模能量传输方法333
643能量模式转换334
644自动能量旁路337
645瞬态交叉调整的消除338
646电路实现342
647实验结果351
65平板电脑应用中的单电感多输出转换器技术361
651单电感多输出转换器中的输出独立栅极驱动控制361
652单电感多输出转换器中的连续导通模式/绿色模式相对忽略能量控制369
653单电感多输出转换器中的双向动态斜率补偿378
654电路实现383
655实验结果390
参考文献404
第7章基于开关的电池充电器406
71引言406
711纯充电状态409
712直接供电状态409
713断开状态410
714充电和供电状态410
72基于开关的电池充电器的小信号分析411
73闭环等效模型416
74采用PSIM进行仿真423
75涡轮加速升压充电器428
76内置电阻对充电器系统的影响432
77设计实例：连续内建电阻监测436
771连续内建电阻监测的操作436
772连续内建电阻监测的电路实现438
773实验结果442
参考文献444
第8章能量收集系统445
81能量收集系统概述445
82能量收集源447
821振动电磁换能器449
822压电发电机451
823静电能量发生器451
824风力发电装置453
825热电式发电机454
826太阳电池456
827磁线圈457
828射频/无线460
83能量收集电路461
831能量收集电路的基本概念461
832交流电源能量收集电路464
833直流电源能量收集电路469
84最大功率点跟踪471
841最大功率点跟踪的基本概念471
842阻抗匹配471
843电阻模拟473
844最大功率点跟踪方法474
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