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廖永波，鞠家欣 著

图书标签:

• 电源管理
• 芯片设计
• 模拟电路
• 电力电子
• 开关电源
• DC-DC转换器
• LDO
• PMIC
• 电路分析
• 嵌入式系统

店铺： 博学精华图书专营店

出版社： 冶金工业出版社

ISBN：9787502459222

商品编码：29729235246

包装：平装

出版时间：2012-05-01

基本信息

书名:电源管理芯片设计教程

：24.00元

售价：16.3元,便宜7.7元,折扣67

作者:廖永波,鞠家欣

出版社：冶金工业出版社

出版日期：2012-05-01

ISBN：9787502459222

字数：

页码：144

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.200kg

编辑推荐

内容提要

《电源管理芯片设计教程》简要介绍了稳压电源及DC-DC变换器的发展趋势和基本原理；根据功能要求和性能指标，在简明电路总体设计的基础上，对各功能模块和整体电路进行了设计、仿真与验证的说明；此外，根据某工艺线的0.5μm工艺规则进行了版图设计和验证。本书内容包括绪论，Workview软件，DC-DC变换器的基本原理，控制电路中各子模块设计与仿真验证，整体电路仿真，工艺、版图设计和验证。
《电源管理芯片设计教程》适合微电子专业的大学生、研究生和从事模拟IC设计的工程师阅读参考。

目录

作者介绍

文摘

序言

1 绪论
1.1 直流稳压电源的发展
1.1.1 开关电源的发展趋势
1.1.2 开关电源的分类
1.2 本书研究的意义
1.3 本章小结

2 Workview软件
2.1 安装步骤
2.2 运行软件的操作步骤
2.2.1 创建项目
2.2.2 加入元件库
2.2.3 原理图编辑
2.2.4 创建Symbol
2.2.5 创建网表
2.2.6 元件调用
2.2.7 原理图绘制
2.2.8 项目设置
2.3 本章小结
习题

3 DC-DC变换器的基本原理
3.1 DC-DC变换器概述
3.2 DC-DC变换器基本结构和工作原理
3.2.1 DC-DC变换器基本结构
3.2.2 DC-DC变换器的工作原理
3.2.3 DC-DC变换器开关控制的实现
3.3 DC-DC变换器的采样方式和调制方式
3.3.1 数据采样方法
3.3.2 调制技术
3.4 本章小结
习题

4 控制电路中各子模块设计与仿真验证
4.1 电路的总体结构
4.2 各个单元电路设计
4.2.1 带隙基准电压源电路及其辅助电路
4.2.2 过热保护电路
4.2.3 内部振荡器电路
4.2.4 电压比较器电路
4.2.5 驱动保护电路
4.3 本章小结
习题

5 整体电路仿真
5.1 总体电路仿真
5.1.1 输入电压范围2.7 ～5V的仿真验证
5.1.2 输出电压纹波小于±40mV的仿真验证
5.1.3 转换效率高可达90%的仿真验证
5.1.4 关断模式、空载情况下输出电流的仿真验证
5.1.5 高开关频率800Hz的仿真验证
5.2 本章小结
习题

6 工艺、版图设计和验证
6.1 工艺设计
……

《电源管理芯片设计教程》是一本专为电子工程领域的学习者和从业者精心打造的权威指南。本书深度剖析了现代电子设备赖以生存的“心脏”——电源管理芯片（Power Management Integrated Circuit, PMIC）的设计奥秘，旨在为读者构建一个扎实、全面的理论基础，并提供实用、可操作的设计方法。 内容梗概： 本书的起点，是对电源管理芯片宏观概念的清晰界定。我们将首先探讨电源管理芯片在整个电子系统中的关键作用，它们如何影响设备的性能、功耗、尺寸和成本。通过分析不同类型的电子产品（从智能手机、笔记本电脑到工业控制系统和汽车电子）对电源管理的需求，读者将对PMIC的重要性及其多样化的应用场景有一个深刻的认识。 随后，我们将深入电源管理芯片的核心构成单元。本书将逐一详细介绍各种关键的电源管理模块，包括： 线性稳压器（Linear Regulators, LDOs）： 从最基础的低压差线性稳压器开始，解析其工作原理、拓扑结构、稳定性分析，以及在低噪声、高精度应用中的优势。我们将探讨LDO的各种改进型，如高PSRR（电源抑制比）LDO、低功耗LDO等，并详细讲解其设计中的关键参数和权衡。 开关稳压器（Switching Regulators）： 这是现代高效率电源管理的核心。本书将系统讲解不同类型的开关稳压器拓扑，包括降压（Buck）、升压（Boost）、升降压（Buck-Boost）以及反激（Flyback）、桥式（Bridge）等。对于每种拓扑，我们将深入分析其工作模式、电感和电容的选择、开关器件（MOSFETs）的驱动策略、电流和电压模式控制，以及在设计中需要考虑的效率、瞬态响应、纹波和电磁干扰（EMI）等问题。 电荷泵（Charge Pumps）： 作为一种无需电感、体积小巧的电压转换方案，电荷泵在许多便携式设备中扮演着重要角色。本书将详细介绍倍压、分压、反压等不同类型的电荷泵电路，分析其工作原理、效率限制以及在特定应用中的适用性。 电池充电管理（Battery Charging Management）： 随着移动设备的普及，高效、安全的电池充电管理成为PMIC设计中的重中之重。我们将详细讲解锂离子电池的充放电特性、充电算法（如恒流、恒压、涓流充电）、充电保护机制（过充、过放、过温保护），以及各种先进的充电协议（如USB PD）。 功率分配与切换（Power Distribution and Switching）： 在复杂的系统中，精确控制不同模块的电源供给至关重要。本书将介绍各种电源开关、多通道电源分配控制器、以及如何利用PMIC实现电源序列（Power Sequencing），确保系统在启动和关机过程中各部分按照正确的顺序获得或断开电源，避免潜在的损坏。 低功耗技术（Low-Power Techniques）： 在当今追求极致续航的电子产品中，低功耗设计是PMIC设计的核心竞争力。本书将深入探讨各种低功耗策略，包括深度睡眠模式、动态电压频率调整（DVFS）、智能功率门控（Power Gating）、亚阈值电路设计等，以及如何通过优化电路和系统架构来最大化能源利用效率。 设计方法与实践： 理论知识的掌握固然重要，但更关键的是将其转化为实际的设计能力。本书在讲解理论的同时，始终贯穿实际的设计流程和方法： 参数规格的解读与分析： 学习如何从系统需求出发，提取关键的PMIC设计参数，如输入/输出电压范围、输出电流能力、效率要求、纹波指标、动态响应速度、功耗限制、封装尺寸等。 电路仿真与验证： 掌握使用主流EDA（Electronic Design Automation）工具进行电路仿真和验证的技巧。我们将讲解如何建立准确的电路模型，设置仿真环境，分析仿真结果，并根据仿真数据进行设计优化。 版图设计与物理实现： PMIC的性能很大程度上取决于其物理实现。本书将介绍模拟IC设计中的版图（Layout）基础知识，包括器件匹配、寄生效应的考虑、电源和地线的连接、散热设计等，以及如何在版图层面优化性能和可靠性。 可靠性与测试： 探讨PMIC在不同工作环境下的可靠性问题，如ESD（静电放电）防护、过温保护、长期稳定性等，并介绍PMIC的功能测试和性能测试方法。 进阶主题与前沿趋势： 为了满足读者对更深层次和未来技术发展的需求，本书还将涵盖一些进阶主题和前沿趋势： 数字控制在PMIC中的应用： 随着数字信号处理能力的增强，数字控制在PMIC设计中的应用越来越广泛。本书将介绍数字PWM（脉冲宽度调制）控制器、数字环路补偿、以及如何利用数字技术实现更智能、更灵活的电源管理。 集成与异构封装： 探讨PMIC与其他功能芯片（如处理器、RF芯片）的集成趋势，以及异构封装技术（如2.5D、3D封装）对PMIC设计的影响。 新兴的应用领域： 展望PMIC在物联网（IoT）、可穿戴设备、电动汽车、新能源、人工智能等新兴领域的应用及其带来的设计挑战和机遇。 本书特色： 体系化、逻辑清晰： 内容由浅入深，结构严谨，从基础概念到复杂设计，层层递进，确保读者能够循序渐进地掌握知识。 理论与实践相结合： 既有深入的理论推导，又辅以大量实际设计案例和工程经验分享，帮助读者解决实际工程问题。 详实的图表与公式： 配备大量的电路原理图、波形图、仿真曲线、以及必要的数学公式，直观易懂，便于理解。 前沿性与实用性并存： 涵盖了当前主流的PMIC设计技术，并对未来的发展趋势进行了展望，使本书既具有即时指导意义，又富有前瞻性。 面向读者广泛： 无论您是高校相关专业的学生、刚入行的模拟IC设计工程师，还是有经验的电源工程师，本书都能为您提供宝贵的知识和参考。 通过学习本书，您将能够： 深刻理解电源管理芯片的设计原理和关键技术。 掌握不同类型电源管理模块的设计方法和电路实现。 能够独立进行PMIC的基本设计，并进行仿真和初步的版图规划。 对PMIC在各种电子系统中的应用有全面的认识。 为深入研究和开发更复杂的电源管理方案打下坚实的基础。 《电源管理芯片设计教程》将是您在电源管理领域探索和创新的得力助手。

评分☆☆☆☆☆

我发现这本书在深入到芯片设计流程的描述上，展现出了与其他市面上流行的参考书截然不同的视角。它似乎更侧重于“从无到有”的创造过程，而不是仅仅停留在分析既有电路的层面。作者在介绍某个模块功能时，总是会穿插一些设计上的“权衡”（Trade-off）分析。比如，在讨论电流模式控制与电压模式控制的选择时，他不仅对比了各自的优缺点，还结合当前市场对快速瞬态响应和轻载效率的苛刻要求，分析了哪种模式在现代工艺下更具前瞻性。这种高度的工程哲学贯穿全书，让我意识到电源芯片设计远不止于电路图的绘制，更是一门关于资源分配和目标平衡的艺术。书中对BCD（Bipolar-CMOS-DMOS）工艺在电源IC中的应用讨论也相当精辟，它触及到了工艺限制如何反向驱动架构选择的深层逻辑，这对于想要从事底层IC设计工作的人来说，是极其宝贵的“内幕信息”。

评分☆☆☆☆☆

这本书的语言风格是非常沉稳且富有逻辑性的，完全没有那种为了追求“简单易懂”而牺牲专业深度的倾向。它对待读者是抱有一种尊重的态度的，相信读者具备一定的基础，并愿意投入时间去理解复杂的概念。举个例子，在讲解如何进行环路补偿时，作者没有用过于简化的“相频特性图”来快速带过，而是详细推导了PID控制器的传递函数，并一步步展示了如何通过配置反馈电阻和电容，实现对相位裕度和增益裕度的精确控制。这种严谨性要求读者必须保持高度的专注，稍有走神就可能跟不上思路。但正是这种挑战性，使得每一次攻克一个难点时，都会带来巨大的成就感。对于那些真正想成为电源IC设计专家的读者来说，这种“硬核”的教学方式，绝对是加速成才的最佳途径，它训练的不仅仅是知识储备，更是工程师的逻辑思维能力。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计倒是挺吸引眼球的，那种深邃的蓝色调，加上一些电路图的线条勾勒，让人一眼就能感受到其专业性。我本来对电源管理这个领域了解不多，但冲着这个名字《电源管理芯片设计教程》，我还是决定挑战一下。初翻几页，就被其中对基础概念的梳理给惊艳到了。作者没有直接跳入复杂的拓扑结构，而是从最基本的能量转换原理讲起，循序渐进，仿佛一位经验丰富的老教授在给你上第一堂课。他用了大量的类比和图示来解释那些抽象的电子学概念，比如开关损耗、纹波抑制这些，即便是像我这样背景稍弱的读者，也能很快抓住重点。特别是关于LDO（低压差线性稳压器）的部分，讲解得极其细致，从内部的误差放大器设计到PSRR（电源抑制比）的优化策略，都阐述得非常透彻。这本书的优点就在于它构建了一个非常扎实的理论地基，让你在后续学习更高级的主题时，不会感到力不从心。读完这部分内容，我感觉自己对“为什么”要这么设计，而不是仅仅停留在“怎么做”的层面，有了更深刻的理解。

评分☆☆☆☆☆

这本书的排版和图文布局是我个人非常欣赏的一点。很多技术书籍，内容是干货满满，但排版却像是一堆散乱的笔记堆在一起，阅读体验极差。但这本书的作者显然在这方面下了不少功夫。每一章的知识点都划分得井井有条，关键公式和重要结论都用加粗或框线突出显示，查找起来非常方便。尤其值得称赞的是，书中插入了大量的仿真波形截图和实际测试数据的对比图。这不仅仅是理论的阐述，更是一种实践的指导。比如说，在讲解开关电源的瞬态响应时，它没有止步于数学模型的推导，而是直接展示了不同补偿网络下输出电压的“毛刺”变化，这对于我们实际进行PCB布局和参数调试时，提供了极其宝贵的视觉参考。感觉这本书不仅仅是本教材，更像是一本“排雷指南”，提前告诉你哪些地方容易出问题，应该如何规避。这种将理论与工程实践紧密结合的方式，极大地提高了学习的效率和兴趣。

评分☆☆☆☆☆

全书的案例选择也非常贴合当前行业热点。它没有过多纠缠于已经被淘汰的过时技术，而是将大量的篇幅放在了新兴的应用场景上。比如，在讨论同步降压转换器时，书中引入了对于动态电压与频率调节（DVFS）在处理器供电中的应用实例，并详细分析了如何设计低延迟的电流检测电路来配合快速的电压变化。此外，关于高效率、高功率密度的发展趋势，书中对一些先进的封装技术（如扇出型封装对热管理的影响）的探讨也颇为深入。这让我感觉，这本书不仅是在教授“如何设计”，更是在传递一种对未来行业趋势的判断力。它教会了我如何站在一个更高的维度去看待电源管理芯片的演进方向，而不是仅仅停留在解决当前具体问题的层面。读完之后，我感觉自己对未来几年电源领域的技术发展方向有了一个更加清晰的路线图。