芯耀
160
這是一本經(jīng)典老書（2016年版的），講的是關于功率IC?！禖hen, Ke-Horng - Power management techniques for integrated circuit design-Wiley 》
Part.01集成電路電源管理導論
核心知識點：
1. 摩爾定律的局限性
? 晶體管尺寸縮小至28納米后遇到物理極限，需引入應變硅、HK/MG等技術提升性能。
? 擴展：FD-SOI和FinFET技術成為延續(xù)摩爾定律的關鍵，通過3D結構減少漏電。
2. MOSFET結構與工藝演進
? 低電壓MOSFET（LVT）與高壓MOSFET（HVMOS）的對比：
? LVT：小尺寸、高速度，適合低電壓場景（如28nm工藝核心電路）。
? HVMOS：對稱/非對稱結構，耐高壓（VDS/VGS可達數(shù)十伏），用于電源開關和驅(qū)動電路。
? 擴展：LDMOS在射頻功率放大器中廣泛應用，因其高擊穿電壓和低導通電阻。
3. 漏電功耗與解決方案
? 主要漏電源：亞閾值電流（Sub-Vth）、柵極隧穿（Gate Leakage）、GIDL效應。
? 設計技巧：多閾值電壓（Multi-Vth）設計，低功耗模式關閉非關鍵模塊電源。
Part.02低壓差線性穩(wěn)壓器（LDO）設計
核心知識點：
1. LDO架構類型
? 模擬LDO：主極點補償（需大輸出電容） vs. C-free結構（米勒補償，無外置電容）。
? 數(shù)字LDO：數(shù)字比較器控制開關陣列，響應快但紋波較大，適合納米級工藝集成。
2. 穩(wěn)定性補償技術
? 主極點補償：輸出電容（COUT）設主極點，需ESR生成零點抵消非主極點。
? C-free結構：米勒電容分裂極點，通過緩沖級（Buffer）提升驅(qū)動能力。
? 擴展案例：TI的TPS7A85使用C-free結構，僅需10nF片內(nèi)電容實現(xiàn)1A輸出。
3. 動態(tài)電壓調(diào)節(jié)（DVS）技術
? ADVS（模擬DVS）：根據(jù)負載動態(tài)調(diào)整功率管壓差，提升輕載效率。
? 數(shù)字DVS：結合數(shù)字控制環(huán)路，實現(xiàn)納秒級電壓切換（如手機CPU供電）。
Part.03開關電源調(diào)節(jié)器設計
核心知識點：
1. 控制模式對比
? 電壓模式（VM）：簡單易補償，但瞬態(tài)響應慢。
? 電流模式（CM）：內(nèi)環(huán)電流反饋，抗輸入擾動強，需斜坡補償防止次諧波振蕩。
? 擴展：峰值電流模式在Buck/Boost轉換器中廣泛應用（如LM5116）。
2. 小信號建模
? 狀態(tài)空間平均法推導傳遞函數(shù)，確定補償網(wǎng)絡（Type II/III補償器）。
? 設計公式：交叉頻率設為開關頻率的1/10，相位裕度>45°。
Part.04紋波控制技術（上）
核心知識點：
1. 紋波控制拓撲
? 滯環(huán)控制：無需時鐘，響應快但頻率波動大（如TPS62390）。
? 固定導通時間（COT）：利用輸出電容ESR紋波生成PWM，適合低ESR陶瓷電容。
? 擴展案例：ADP2384使用COT控制，MLCC下效率達95%。
2. 穩(wěn)定性分析
? 紋波斜率與補償斜坡匹配，避免次諧波振蕩。
? ESR選擇公式：RESR ≥ (VIN - VOUT)/(2·ΔIL·fSW)。
Part.05紋波控制技術（下）
核心知識點：
1. 頻率抖動抑制EMI
? 擴頻調(diào)制（Spread Spectrum）分散諧波能量，如LTC3855的±10%頻率調(diào)制。
? 優(yōu)化技巧：自適應導通時間控制（如TPS548A20），維持偽恒定頻率。
2. V2結構增強調(diào)節(jié)
? 直接采樣輸出電壓紋波，提升瞬態(tài)響應（如IR3899）。
? 應用場景：FPGA供電需快速負載跳變（0-30A/μs）。
Part.06單電感多輸出（SIMO）轉換器
核心知識點：
1. 交叉調(diào)節(jié)問題
? 能量分配沖突導致輸出電壓耦合，需時間復用或占空比控制。
? 解決方案：堆疊式（Stacked）拓撲（如MAX77650），獨立調(diào)節(jié)各輸出。
2. 動態(tài)能量分配
? 輕載時跳過無效周期，重載啟用CCM模式（如Dialog DA913X系列）。
? 擴展：智能手機PMIC集成SIMO，單電感支持CPU/內(nèi)存/顯示屏多電壓域。
Part.07開關式電池充電器
核心知識點：
1. 充電狀態(tài)管理
? 涓流/恒流/恒壓三階段控制，防止過充（如BQ24195）。
? 擴展：USB PD協(xié)議支持動態(tài)調(diào)整充電電壓（5-20V）。
2. 內(nèi)阻（BIR）檢測
? 脈沖負載法實時測量電池內(nèi)阻，優(yōu)化充電效率（如TI Impedance Track技術）。
Part.08能量收集系統(tǒng)
核心知識點：
1. 能源類型與轉換電路
? 光伏：MPPT算法跟蹤最大功率點（如LTC3105）。
? 振動能量：壓電材料匹配阻抗（如ADP5091）。
? 射頻能量：整流天線（Rectenna）設計，效率可達40%（如Powercast方案）。
2. 超低功耗設計
? 冷啟動電路（<1μW），支持能量緩沖（如MAX17710）。
? 應用案例：無線傳感器節(jié)點（TI eZ430-RF2500）使用太陽能+超級電容供電。
Part.09總結與趨勢
? 工藝挑戰(zhàn)：3nm以下工藝需GAAFET結構，電源管理IC轉向3D封裝（如TSMC的InFO）。
? 智能化趨勢：AI驅(qū)動的動態(tài)電源管理（如NVIDIA GPU的DVFS），實時優(yōu)化能效比。
? 集成化方案：SoC內(nèi)置PMIC（如Apple M1 Ultra），減少外圍元件數(shù)量。
