栅电容、导通时间教程文件.ppt

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1、栅电容、导通时间SPIC设计考虑工艺流程选择功率器件关键参数确定关键工艺参数设计2021/10/62智能功率集成电路SPIC一般包括：功率控制检测/保护接口电路目标尽可能少的工艺步骤，实现最佳功率器件性能2021/10/63工艺流程选择SPIC一般实现方案：在已有的CMOS或者BiCMOS工艺上进行改造，增加若干个工艺步骤而实现。工艺改造的好处：一方面可以减小工艺成本和实现难度，另一方面也提高工艺的稳定性。2021/10/64SPIC基本工艺流程SPIC工艺主要可分为外延层结构工艺和无外延层结构工艺。这两种工艺技术各有特

2、点，根据电路、器件、特性等方面不同的要求，其最恰当的兼容工艺方式也大不相同。相比而言，目前无外延层结构工艺较为普遍。2021/10/65功率器件关键参数确定LDMOS、VDMOS和IGBT等功率器件是SPIC的核心，一般功率器件约占整个芯片面积的1/2~2/3。设计性能良好的功率器件是整个智能功率集成电路设计的关键，其中耐压和导通电阻是SPIC的重要指标。2021/10/66功率器件的主要技术参数击穿电压：源漏击穿电压BVDS、栅源击穿电压BVGS；静态特性参数：阈值电压、IV特性、栅特性和特征导通电阻等；动态特性参数：

3、栅电容、导通时间、关断时间和开关频率等；器件安全工作区（SOA）。2021/10/67关键工艺参数的设计在改造工艺上调整有限的工艺参数使得功率器件性能最佳是SPIC工艺必须要考虑的问题。要确定这些最佳工艺参数，可以采用理论推导和TCAD仿真相结合的方式。2021/10/68PWM开关电源SPIC设计实例开关电源原理及开关电源SPIC开关电源SPIC模块电路开关电源SPIC的BCD工艺流程开关电源SPIC的版图设计2021/10/69开关电源原理TOP2232021/10/610开关电源TOP223TOP223芯片是一个自

4、我偏置、自我保护的用线性电流控制占空比转换的开关电源。主要包括：主电路部分偏置电路、分流调整器/误差放大器电路、锯齿波发生器电路、PWM比较器电路、最小导通时间延迟、驱动电路、组合逻辑电路辅助保护电路部分温度保护电路、过流保护电路、欠压保护电路、8分频复位延时电路、高压充电电路2021/10/611TOP223芯片管脚DRAIN：输出管MOSFET的漏极。在启动时，通过一个内部开关控制的高压电流源提供内部偏置电流。CONTROL：作为占空比控制时，是误差放大器和反馈电流的输入端。也用做内部电路和自动重启动/补偿电容的连接

5、点。SOURCE：Y型封装时，是输出MOSFET的源极，作为高压电源的回路。原边控制电流的公共参考点。2021/10/612TOP223封装2021/10/613TOP223性能参数极限参数漏极电压：-0.3V到700V；漏极电流增加速度(ΔID/每100ns)：0.1×ILIMIT(MAX)控制脚电压：-0.3V到9V控制脚电流：100mA储存温度：-65到125℃工作结温度：-40到150℃2021/10/614TOP223性能参数电学参数最大功率：50W（单一值电压输入）30W（宽范围电压输入）*TO-220（Y）

6、封装导通电阻：7.8Ω(ID=100mA，Tj=25℃)保护电流：1.00A(Tj=25℃)最大占空比：67%2021/10/615开关电源SPIC—TOP2232021/10/616偏置电路欠压保护输入1:8IR5=(VBE6-VBE7)/R5=Vtln(IS6/IS7)/R5;IE9=IE5=2Vtln(IS6/IS7)/R5;VOUT=VE9=VBE10+2R6Vtln(IS6/IS7)/R5当发生欠压时，偏置电压1调节锯齿波发生器输出频率由之前正常工作的100kHz减小为3kHz，减小功耗。2021/10/617

7、误差放大器PMOS宽长比很大，实现旁路分流的作用误差放大器输出反馈电流输入反馈电流小于2mA，电路以最大占空比67%工作；反馈电流在2~6mA，电路工作占空比67%~1%工作；反馈电流大于6mA，电路以最小占空比1%工作；2021/10/618误差放大器仿真结果2021/10/619锯齿波发生器电路锯齿波输出偏置偏置Q6、Q7的栅电压互反，控制C1的充放电2V0.7V方波脉冲2021/10/620锯齿波电路仿真图频率为100KHz2021/10/621PWM比较器2021/10/622PWM比较器仿真图2021/10/6

8、23驱动电路2021/10/624最小导通时间延迟模块增加这个电路其实就是加了一个反馈，利用环路延迟，使得当误差信号逐步增大到大于锯齿波信号时，保持一个最小的占空比。2021/10/625组合逻辑电路最大占空比不超过67%最小导通时间（占空比1%）综合处理各种保护信号2021/10/626保护电路在TOP223中，保