单片降压型DC-DC变换器芯片电路分析与版图优化设计

作     者：张艳艳 

作者单位：西安科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：刘树林

授予年度：2012年

学科分类：080903[工学-微电子学与固体电子学] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 08[工学] 

主      题：降压型 DC-DC PWM控制方式 仿真 版图优化 

摘      要：单片式DC-DC变换器芯片具有集成度高、性价比高、最简外围电路、能构成高效率电源等特点，使得其被广泛的应用。尤其是最近几年便携数码产品的迅速发展，使得开关电源的作用越来越重要。 本文首先对单片降压型DC-DC开关电源芯片的工作原理、系统构成及PWM控制方式进行了研究和分析;然后根据功能需要以及设计要求对电路进行模块划分，通过对各个模块的分析、计算将高压管和低压管分离;并对集成电路内的各个模块包括电流偏置电路、基准电压电路、误差放大电路、三角波振荡器发生电路、PWM比较电路、驱动电路、过热保护电路和过流保护等性能指标进行了分析与仿真，并基于Cadence工作平台采用西岳3um双极型工艺模型，使用Spectre和Hspice等EDA工具对芯片进行系统级仿真，仿真结果验证了设计方案的可行性和理论分析的正确性;在进行版图设计时，将电路元件的高、低压管划分在不同的区域，对于高、低压部分分别采用3um/40V和3um/5V的设计规则。通过这样的版图优化设计，在不影响芯片性能的情况下，版图面积明显减小，成本大大降低。通过DRC（Design Rule Check）和LVS（Layout VersusSchematics）检查验证后，进行流片，芯片性能测试结果说明了设计电路和版图的正确性。