Vcore电源管理芯片的无损精确电流检测电路设计

发布时间：2020-11-14 15:37

　　 便携式设备已成为人们日常生活中不可缺少的部分,为了得到更好的用户体验,需要电源管理芯片对设备各个功能模块用电进行优化处理,确保设备能够长时间稳定的工作。为了优化电源管理芯片的转换效率和过流保护功能,需要精确采集电流信息。随着集成电路制造工艺的最小特征尺寸不断减小,核心模块供电(Vcore)所需的电压低、电流大。在大电流的条件下传统的电阻检测不能有效的检测电流信息,因此必须采用无损电流检测技术。本文基于无损电流检测技术,从经济实用和电流应用的角度出发,设计出一种新颖的精确电流检测电路,该电路能够同时准确地检测出电感电流的瞬时值和平均值,提高了检测效率。该电路主体由高精度低速电流检测、快速电流检测和反馈校准电路三部分组成。其中高精度低速电流检测电路检测电流的平均值,并通过反馈校准电路去校准快速电流检测电路,从而精确检测出电流的瞬时值。还包括修调和负电流产生电路,用于修调高精度低速电流检测电路因工艺偏差引起的失调电压和解决电流倒灌问题。由于修调电路需要稳定电压作为参考电压以及电流检测电路需要偏置电流,为了得到稳定的参考电压和偏置电流,本文还对带隙基准电路和参考电压偏置网络进行分析和设计,提供修调所需的参考电压和偏置电流。所有电路都通过Cadence Spectre仿真验证,为了验证修调电路的修调效果,本文还采用Verilog-A语言设计了模数转换接口,有效地缩短仿真的时间,仿真结果均满足设计指标要求。本论文所设计的电路采用TSMC 180nm 1P3M GEN2工艺完成了版图设计,并通过了 LVS和DRC验证。
【学位单位】：西安科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TN86;TN402
【部分图文】：

西安科技大学硕士学位论文波。在对噪声敏感的模块一般会选用下开关变换器的效率大于 80%，为了器以达到 95%的转换效率。电流检测源管理系统的稳定性以及瞬态响应速电路，尽可能避免系统发生过流状况息可以用于电流模控制，尤其是在多提高，金属氧化物半导体场效应晶体容纳的器件越多，集成度越高，芯片小，当前 CPU 的核心电压已经低于 ，Intel 公司 CPU 电压与电流关系[6]。C PU 电压电流

(b) 各种 corner图 4.1 BG 的温度特性曲线芯片在制作过程中存在差异，为了表述这种差异将器件分为 TT、FF型，在仿真时分别对不同类型的器件进行工艺角、电压和温度扫描（电源电压 AVCC=2.8V 和 5.5V，MOSFET 的工艺角为 FF、SS、FS和三极管的工艺角为 FF 和 SS，共 48 种组合得到如图 4-1（b）所示在各种 PVT 的组合下 Vdiff_max=5mV,由等式（4-1）可得由于 PVT系数 TCPVT=16.7 。卡洛仿真反映了电路中的器件在制作过程中的失配特性，由于集成电于光刻、离子注入等工艺制造将导致具有相同宽度和长度的器件，分的偏差。图 4.2 所示为随机误差引起的基准电压的变化。

(b) 各种 corner图 4.1 BG 的温度特性曲线芯片在制作过程中存在差异，为了表述这种差异将器件分为 TT、FF、型，在仿真时分别对不同类型的器件进行工艺角、电压和温度扫描（电源电压 AVCC=2.8V 和 5.5V，MOSFET 的工艺角为 FF、SS、FS 和和三极管的工艺角为 FF 和 SS，共 48 种组合得到如图 4-1（b）所示在各种 PVT 的组合下 Vdiff_max=5mV,由等式（4-1）可得由于 PVT 系数 TCPVT=16.7 。卡洛仿真反映了电路中的器件在制作过程中的失配特性，由于集成电于光刻、离子注入等工艺制造将导致具有相同宽度和长度的器件，分的偏差。图 4.2 所示为随机误差引起的基准电压的变化。
【参考文献】

相关博士学位论文 前1条

1 余国义;低压低功耗CMOS基准参考源的设计[D];华中科技大学;2006年

相关硕士学位论文 前2条

1 陈掌;基于BCD工艺的AC/DC电源管理芯片设计[D];西安科技大学;2010年

2 李永红;电源芯片中CMOS带隙基准源与微调的设计与实现[D];电子科技大学;2005年

本文编号：2883638