- 博客(73)
- 收藏
- 关注
RSS订阅原创 Chapter 5 Ripple-Based Control Technique Part II-3
本文介绍了两种优化导通时间控制器(Type-I和Type-II)实现伪恒定开关频率的技术。Type-I控制器通过等效输入输出电压补偿MOS管导通电阻的影响，采用线性电压转换电流电路实现导通时间调制。Type-II控制器则通过等效占空比产生器确定导通时间，电路结构更简单无需高压器件。文章还分析了频率钳位电路的设计，比较了不同导通时间控制器的性能差异。这些技术有效解决了由于寄生参数导致的占空比变化问题，能自适应导通电阻和负载变化，维持稳定的开关频率。
2025-11-15 14:24:34
904
原创 Chapter 5 Ripple-Based Control Technique Part II-2
本文分析了基于纹波的on-time控制DC-DC转换器的开关频率变化及其EMI问题。相比电流模和电压模控制，纹波注入控制具有更好的瞬态响应，但开关频率随输入电压、输出电压和负载电流变化较大，导致EMI干扰。文章探讨了提高反馈信号抗干扰能力的方法，包括添加前馈电容和主动控制器等技术。重点研究了自适应on-time控制技术，通过使on-time与Vout成正比、与Vin成反比，或利用电感节点信息，实现伪恒定开关频率以降低EMI。同时讨论了电路实现方案和启动时的最小on-time保护措施。
2025-10-19 13:48:18
785
原创 Chapter 5 Ripple-Based Control Technique Part II-1
这一节介绍提高Vout regulation的方法.
2025-09-25 08:36:24
1099
原创 Chapter 4 Ripple-Based Control Technique Part I-3
本文介绍了Ripple-Reshaping纹波恢复技术（RRC）和噪声裕度增强（NME）技术，用于解决小ESR导致的COT控制稳定性问题。RRC通过微分Cout还原电感电流信息，产生零极对提供相位裕度补偿；NME则通过同步栅极信号和滤波处理，抑制ESL引起的电压波动。实验证明该技术能在200kHz频率下无需大ESR仍保持稳定，同时提高噪声抑制能力，减小抖动和EMI。整个系统通过差分结构和主动补偿确保了小ESR条件下的可靠运行。
2025-09-08 07:55:00
356
原创 Chapter 4 Ripple-Based Control Technique Part I-2
本文分析了恒定导通时间(COT)控制Buck转换器的稳定性问题。研究发现，输出电容ESR值对稳定性至关重要：大ESR有助于获取电感电流信息，但会增大电压纹波；小ESR的MLCC电容虽能减小纹波，却会导致系统不稳定。为解决这一矛盾，提出了两种改进方案：1）在参考电压或反馈环路中添加斜坡补偿信号，可降低对ESR的要求；2）引入附加电流反馈环路，通过采样电阻或感应电路获取电感电流信息。这两种方法都能有效提升采用小ESR电容时的系统稳定性，同时保持COT控制快速瞬态响应的优势。研究还比较了不同类型输出电容的特性，为
2025-08-29 08:39:47
989
原创 Chapter 4 Ripple-Based Control Technique Part I
本文介绍了DC-DC转换器的纹波控制技术，重点分析了迟滞控制、恒定开通时间控制、恒定关断时间控制等方案的工作原理及优缺点。纹波控制无需补偿网络，具有快速瞬态响应和结构简单的优势，特别适合电池供电应用。其中，恒定开通时间控制在轻载时能自动延长关断时间，实现伪定频工作；而恒定关断时间控制轻载效率较低。文章还讨论了纹波注入技术解决Boost转换器右半平面零点问题，并比较了不同控制方案在负载瞬态下的性能表现。最后指出基于纹波的控制技术在提高调节精度和降低EMI方面的改进方向。
2025-07-30 08:23:23
973
原创 Chapter 3 Design of Switching Power Regulators
本文介绍了开关电源调节器的基本设计原理和控制方法。主要内容包括：1）DC-DC转换器的基本概念，包括Buck、Boost、Buck/Boost拓扑结构及其电压转换关系；2）控制方法概述，重点分析了电压模式和电流模式PWM控制的原理和特点；3）小信号建模分析，推导了电压模式开关调节器的duty-to-output传递函数，并讨论了闭环系统的稳定性条件和补偿设计方法。文章深入浅出地讲解了开关电源的核心技术，包括固定频率控制、纹波控制、反馈环路设计等关键内容，为电源系统设计提供了理论依据和实践指导。
2025-07-20 21:14:27
1004
原创 Chapter 10 Inductive DC–DC Converters IV
本文摘要： 本章详细探讨了电感型DC-DC转换器的设计原理与应用。首先比较了电感型与LDO、电容型转换器的特性差异，重点分析了PWM/PFM调制方式。在整流电路部分，介绍了二极管整流方案及其高压集成挑战，探讨了缓冲电容优化方法。多相转换器（MP）作为核心内容，系统阐述了其纹波抵消机制、设计权衡（功率密度/效率/瞬态响应）以及相位调节策略。文章还深入解析了MP在轻载效率优化、相位电流平衡等关键技术，并通过数学推导和图表展示了不同相位配置下的性能提升效果。最后，讨论了相位动态调整（Phase shedding）
2025-07-10 07:35:12
802
原创 Chapter 10 Inductive DC–DC Converters III
本文介绍了电感型升压(Boost)DC-DC转换器的关键设计与分析。主要内容包括：Boost拓扑结构及工作原理，通过PWM控制实现升压；电感电流纹波与电感值计算；电压转换比分析，考虑损耗后实际转换比限制在4-5；输出电容选择与纹波计算；电流模式和电压模式控制方案，包括斜坡补偿的必要性；采用PWM开关模型进行稳态和小信号分析，推导出控制-输出传输函数；特别指出右半平面零点(RHPZ)对相位裕度的负面影响，建议将交叉频率设置为零点频率的0.1-0.3倍以确保稳定性。文章系统阐述了Boost转换器从基础原理到高阶
2025-07-01 08:04:58
1078
原创 Chapter 10 Inductive DC–DC Converters II
本章主要介绍了电感型DC-DC转换器的两种控制方法：恒定导通时间(COT)控制和频率补偿技术。 COT控制通过电压前馈实现恒定开关频率，具有快速负载瞬态响应和高轻载效率的特点。其电路实现类似电流模式控制，但采样谷值电流进行控制。文章推导了COT的ton时间公式，证明其频率恒定性，并分析了负载变化时的频率调整机制。 在频率补偿部分，对比了Type I、Type II和Type III三种补偿器。Type I为单纯积分器；Type II(PI)增加一个零点；Type III(PID)提供两个零点和两个极点
2025-06-17 07:48:23
509
原创 Chapter 10 Inductive DC–DC Converters
电感型DC-DC转换器利用电感和开关实现高效功率转换，相比LDO具有更高效率但纹波较大。Buck转换器通过PWM控制实现电压调节，其核心原理包括伏秒平衡（输出电压由占空比决定）和电感电流纹波设计（通常为负载电流的40%）。转换器设计需考虑电感/电容选型（与开关频率和纹波相关）、功率管损耗（导通/开关/栅极损耗）以及同步/异步整流方案。控制环路设计采用电压模/电流模或迟滞控制方式，其中电压模控制通过误差放大器调节占空比。该转换器可实现90%以上效率，并支持降压/升压功能。
2025-06-02 17:35:45
926
原创 Chapter 6 Protection and Sensing
本章讨论了功率管理集成电路中的保护与传感电路设计，主要涵盖过压、过流、热保护和短路/开路等保护机制，以及电流传感技术。过压保护通过高压级联和主动齐纳二极管实现，确保器件在高压下的安全操作。热保护通过温度传感电路实现，防止芯片过热损坏。短路和开路检测通过比较器判断电路状态，确保系统稳定。电流传感技术包括直接测量功率管的Vds、采用复制电流传感以及通过外置电阻或电感DCR测量电流，以精确监控电流变化。这些保护与传感电路的设计旨在提高功率管理集成电路的可靠性和安全性。
2025-05-23 08:03:11
984
原创 Chapter 5 Gate Drivers and Level Shifters
Gate driver如下图所示, 包括功率管(带保护), Gate driver, Level shifter, Gate Supply 和Dead-time control.
2025-05-06 08:27:34
1485
1
原创 Chapter 3 Semiconductor Devices
这一章介绍功率管和diode.下图为 独立器件 D2PAK (Double Decawatt Package, also classified as TO-263)封装和集成功率管.
2025-04-20 15:51:44
1766
原创 Chapter 9 Capacitive DC–DC Converters
Capacitive DC–DC converters 通过电容和管子实现DC-DC, 也称为switched-capacitor converters or SC converters. 由于电容高储能性, 而且不像LDO一样效率低下, 因此很受欢迎. 这种converter 适用于 fully integrated point-of-load power supplies (power-supply-on-chip). 对于更大电流, 可采用片外电容, 也是一个compact solution.
2025-03-30 15:15:25
1033
原创 Chapter 8 Charge Pump
电荷泵就是capacitive DC–DC converters, 一般把小功率bias generation叫做电荷泵, 传输大功率的称为switched-capacitor DC–DC converters. 但其实两者都是通过电容网络的charge redistribution, 来实现电压的倍增或者倍降.
2025-03-21 20:02:09
1342
原创 Chapter 1 Introduction
Design of Power Management Integrated Circuits 这本教材由德国教授 Bernhard Wicht编写于2020 ~ 2024. 非常好的一本介绍电源芯片系统设计的教材, 贴合工程实践和学术创新.电源领域近年来蓬勃发展, 手机, 物联网, AI都需要用到越来越高效, 智能的电源产品.
2025-03-06 21:51:50
1105
原创 Chapter 4 Noise performance of elementary transistor stages
在介绍运放之前, 这一章介绍噪声噪声是看RMS电压, 即Root-Mean-Square VoltageVRMST1∫0TVt2dt2VP。
2025-02-27 20:51:54
1206
原创 Chapter2 Amplifiers, Source followers & Cascodes
对于MOS的CS放大和source follower. 记住从souce看进去的阻抗为1/gm.对于BJT, 稍微复杂一些对于Cascode结构AR=Vout/Iin. 从source看进去的阻抗为1/gm 或者Rb. 从drain看进去的阻抗为gm×ro×RB.
2025-02-02 09:01:34
1929
原创 Chapter 1 Comparison of MOS and Bipolar transistor models
MOS要处于饱和区, 需要Vds>Vgs-Vth. BJT处于饱和区, 只需要Vce>Vce,sat=几倍kT/q=4*26mV, 大约为0.1V. 因此BJT适用于Low Power Supply场景.注意衬偏效应, 即Vbs上有电压, 会额外引入gmb=gm*(n-1), 注意gmbs和gm电流相反, 一般是Vs>Vb, Vbs为负值. 需要额外注意防止body和source PN节导通.为了得到高增益, Vgs-Vth需要小, (0.2V), L需要大.ro和电流成反比, 和Lengh L成正比。
2025-01-18 11:36:44
603
原创 Chapter 19 Layout and Packaging
这一章我们介绍版图和封装, 关注模拟和数字电路的要求. 首先讲模拟电路中layout设计考虑, 然后解决衬底coupling问题, 最后描述封装问题, 分析IC的外部电容和电感问题.
2024-12-22 16:49:21
1390
原创 Chapter 19 Layout and Packaging
这一章我们介绍版图和封装, 关注模拟和数字电路的要求. 首先讲模拟电路中layout设计考虑, 然后解决衬底coupling问题, 最后描述封装问题, 分析IC的外部电容和电感问题.
2024-12-22 16:48:19
919
原创 Chapter 18 CMOS Processing Technology
这一章介绍CMOS制造工艺, 介绍wafer制作, 光刻, 氧化, 离子注入, 沉淀(deposition)和刻蚀. 然后介绍MOS管制作流程, 最后介绍被动器件和互连接.sheet resistance为方块电阻. R = ρL/(W ·t), 方块电阻定义为R = ρ/t首先要生产出高纯度, 无缺陷的wafer硅片.有多少层layer, 就需要多少层mask 来进行光刻, 直接决定流片费用硅可以形成良好的氧化层, 在器件之间可形成场氧化层field oxide (FOX)
2024-12-19 06:53:20
1472
原创 Chapter 17 Short-Channel Effects and Device Models
第二章电流电压平方律Id∝ V^2的公式适用于宽线宽(um以上), 但已不适用于小尺寸这一章我们先描述MOS管的scaling理论, 然后学习短沟道效应, 例如Vth变化, 速度饱和和输出阻抗和电压相关, 然后review MOS模型, 最后讨论电容模型, 温度变化和工艺角.我们把MOS管的尺寸减小α倍, 降低阈值电压和供电电压α倍, 增加掺杂浓度α倍可得Id表达式, Id减小了α倍.scaling的优势是功耗和电容小了α倍.对于数字电路delay, T=C/I*VDD, 也减小了α倍.
2024-12-08 16:27:34
1258
原创 CHAPTER 11 Nanometer Design Studies
这一章介绍深亚米40nm工艺模拟电路设计, 供电1V. 我们首先学习深亚米工艺下器件的非理想性, 和设计步骤 以运放设计, 仿真, 优化为例. 最后设计高速, 高精度的运放, 同时功耗要小.
2024-11-30 19:16:42
1082
原创 CHAPTER 15 Oscillators
这一章介绍CMOS振荡器, VCO(电压控制振荡器). 先学习振荡器负反馈系统, 介绍环形振荡器和LC振荡器, 和改变频率的各种方法. 然后介绍VCO的建模, 以应用在PLL设计中.振荡器就是一个稳定性很差的unity-gain 反馈电路.VinVouts1HsHs要在w0处震荡, 这个负反馈系统要满足两个条件: Gain>1, Phase (w0) = 180deg, 即Barkhausen criteria。
2024-11-10 15:49:25
1428
原创 CHAPTER 14 Nonlinearity and Mismatc
第6,7章我们介绍了两种非理想: 频率响应和噪声. 这一章我们介绍另外两种非理想现象: 非线性和失配.我们首先定量化nonlinearity, 学习差分电路和反馈系统的非线性, 以及线性化技术. 然后学习差分电路中的失配和dc offset. 最后学习一些消除offset的方法.
2024-10-28 08:43:56
508
原创 chapter 12 Bandgap References
这一章我们介绍电压和电流基准. 首先学习和输入电压无关的偏置和起动问题. 然后介绍和温度有关的基准电压, 考虑offset对输出电压的影响. 最后学习恒定gm偏置和state-of-the-art电压基准.
2024-09-22 22:05:39
5391
1
原创 Chapter 10 Stability and Frequency Compensation
Chapter 8介绍了负反馈, 这一章介绍稳定性, 如果设计不好, 负反馈系统是要发生震荡的.首先我们学习理解稳定判断标准和条件, 然后学习频率补偿, 介绍适用于不同运放的补偿方式, 同时介绍不同补偿对两级运放slew rate的影响, 最后介绍Nyquist’s判断标准。
2024-09-07 17:05:06
1824
原创 Chapter 9 Operational Amplifiers
operational amplifier (op-amp) 运算放大器无疑是模拟电路中最基础最重要的block之一. 这一章我们首先review telescopic and folded-cascode 拓扑, 然后学习two-stage and gain-boosting 结构, 和共模反馈问题, 最后引入slew rate, 分析supply rejection和op-amp的噪声问题.
2024-08-13 21:45:34
4461
2
原创 Chapter 3 Single-Stage Amplifiers
gain, Vout的表达式可以很简单, 例如degerated cs, gain=-RD/(Rs+1/gm)也可以很复杂. 在实际电路设计分析中, 先把复杂电路分解为一个个小的熟悉的模块, 对于小的模块就用最简单的gm*Vgs模型 (不带ro). 如果drain连接高阻节点, 就添加ro. 这样大部分电路的基本原理都能知道了. 如果还要更准确, 就迭代body effect.
2024-04-22 08:05:47
2284
原创 Chapter 1 Introduction to Analog Design
只有Analog人能设计ADC. 低速用数字, 高速用模拟.在我看来analog designer就是花小钱,办大事的好手. 只需要几个design(甚至只需要一个design)就能设计出一款芯片完成特定功能, 还要负责回片测试, 量产,甚至也能做系统的活(例如电源)等, 如果用数字全流程前端后端人力开销可比模拟大多了.
2024-04-22 07:59:27
1170
原创 Appendix A RMS Values of Commonly Observed Converter Waveforms
下面是常见波形的RMS值总结, RMS值可用来计算功率, loss等, 很有用。
2024-04-14 16:10:33
317
原创 Chapter 18 Current-Programmed Control 峰值电流模控制
对于PWM converter, 其输出电压由占空比d控制. 我们将直接控制占空比d称为, 因为输出电压和占空比成正比.还有一种广泛应用的控制方法是控制开关管峰值电流的. 我们称为。
2024-04-06 19:45:56
4180
3
空空如也
空空如也
TA创建的收藏夹 TA关注的收藏夹
TA关注的人