电源管理芯片设计教程廖永波 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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廖永波，鞠家欣 著

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• 电源管理
• 芯片设计
• 模拟电路
• 开关电源
• DC-DC转换器
• LDO
• 电源系统
• 电子工程
• 嵌入式系统
• 廖永波

店铺： 炫丽之舞图书专营店

出版社： 冶金工业出版社

ISBN：9787502459222

商品编码：29863134542

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廖永波

定价：24.00元

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：

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.200kg

编辑推荐

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内容提要

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　　《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

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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
……

作者介绍

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文摘

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序言

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芯片之芯，电力之源——浅析现代电子系统中的电源管理 在这个万物互联、智能涌动的时代，电子设备早已渗透到我们生活的每一个角落。从智能手机、笔记本电脑，到电动汽车、5G基站，再到精密医疗器械、航空航天探测器，所有这些看似神奇的设备，其核心运转都离不开一个至关重要的“大脑”——微处理器或各类高性能集成电路。然而，这些“大脑”的强大算力，如同奔腾的烈马，需要源源不断的“粮草”——稳定的电能来驱动。而正是电源管理芯片，扮演着能量“管家”和“转换师”的角色，默默地保障着整个电子系统的稳定、高效和可靠运行。 电源管理芯片，为何如此重要？ 想象一下，一台高性能笔记本电脑，它需要同时为CPU、GPU、显示屏、存储设备、无线通信模块等数十甚至上百个组件供电。这些组件对电源的要求各不相同：有的需要高电压、大电流，有的则需要低电压、微电流；有的对电压纹波要求极高，有的则相对宽容。如果简单地将电池的电能一股脑地输送过去，轻则导致系统不稳定、性能下降，重则可能瞬间烧毁昂贵的电子元器件。 电源管理芯片（Power Management Integrated Circuit, PMIC）正是为了解决这一复杂而关键的问题而生。它并非单一功能的芯片，而是集成了多种电源管理功能的“系统级芯片”。其核心任务在于： 1. 电能的获取与转换： 电池电量有限，外部电源的电压可能不稳定。PMIC负责从电池或其他电源适配器中获取电能，并通过各种DC-DC转换器（如降压、升压、升降压转换器）、LDO（低压差线性稳压器）等，将其转换为各个组件所需的精确电压和电流。这个转换过程需要极高的效率，以最大限度地延长设备的续航时间，并减少能量损耗产生的热量。 2. 电压与电流的稳定与精确控制： 电子器件对电源的电压和电流稳定性有着近乎苛刻的要求。PMIC通过先进的控制算法和反馈机制，实时监测输出电压和电流，并进行微调，确保它们在极其狭小的范围内波动，从而保障核心器件的正常工作，防止因电压突变而导致的错误操作或损坏。 3. 电能的分配与优化： 不同的工作模式下，电子设备对电源的需求是动态变化的。例如，智能手机在待机时耗电极低，而在玩大型游戏时则功耗剧增。PMIC能够根据系统的实时需求，智能地开启或关闭不同的电源通路，调整电压和电流，实现电能的精细化分配与优化，在满足性能需求的同时，最大程度地降低功耗。 4. 保护与安全： 电源管理芯片还承担着重要的保护功能。它能够检测并应对过压、欠压、过流、过温等异常情况，及时切断电源或采取其他保护措施，防止对设备造成损害，保障用户安全。 5. 充放电管理： 对于电池供电的设备而言，PMIC中的充电管理模块至关重要。它负责控制电池的充电过程，确保充电速度、安全性和电池寿命。同时，它也管理电池的放电过程，与系统协同工作，提供稳定的能源。 PMIC的“幕后英雄”之路 从宏观上看，PMIC的演进与整个电子产业的发展息息相关。早期的电子设备，电源管理相对简单，多为分立元件构成，体积大、效率低、功能单一。随着集成电路技术的飞速发展，以及电子设备对功耗、性能、尺寸和成本要求的不断提高，PMIC的设计变得越来越复杂和精巧。 从分立到集成： 最初的电源转换和稳压功能可能需要多个电阻、电容、三极管、二极管等分立元件来实现。随着技术进步，这些功能被逐步集成到单个芯片中，大大减小了电路板面积，提高了集成度和可靠性。 从简单到复杂： 随着处理器核心数量的增加、图形处理能力的提升、以及无线通信协议的多样化，PMIC需要支持更多的电压轨、更精细的电压调节、更快的动态响应速度。例如，现代CPU往往需要多达十几个不同电压的电源供应，每个都经过精细调节，PMIC的设计复杂度呈指数级增长。 从通用到专用： 针对不同应用场景，PMIC也呈现出专业化发展的趋势。例如，智能手机PMIC需要极致的低功耗和快速的动态电压调整能力；电动汽车PMIC则需要高电压、高功率处理能力和极强的可靠性；服务器PMIC则注重效率和可管理性。 集成度的不断提升： 现代PMIC的设计往往将DC-DC转换器、LDO、充电管理、电池电量计、LED驱动、音频功放等多种功能集成在同一颗芯片中，甚至进一步与微控制器、射频收发器等集成，实现SoC（System on Chip）的更高层次整合。 PMIC设计中的挑战与创新 PMIC的设计绝非易事，它需要在多个维度上寻求最佳平衡。 效率是永恒的追求： 尤其是在便携式设备中，提高电源转换效率意味着更长的续航时间。这需要对开关电源拓扑、控制算法、功率器件（如MOSFET）的选型和驱动进行深入研究。 噪声与纹波的控制： 精密模拟电路和数字信号处理电路对电源的噪声和纹波极为敏感。PMIC需要设计出低噪声、低纹波的输出，并采用先进的滤波和屏蔽技术。 动态响应速度： 现代处理器在高负载和低负载之间切换速度极快，PMIC必须能够迅速响应电压和电流的变化，避免性能瓶颈。这要求控制环路的带宽足够大，并采用快速的采样和控制机制。 热管理： 高效率的电源转换也会产生一定的热量，尤其是在高功率应用中。PMIC的设计需要考虑散热问题，通过优化布局、采用高效的封装、甚至与散热系统协同工作来控制温度。 尺寸与成本： 芯片尺寸越小，成本通常越低，这对于消费类电子产品尤为重要。PMIC设计需要在满足性能要求的前提下，尽可能减小芯片尺寸和BOM（Bill of Materials）成本。 可靠性与寿命： 尤其是在车规级、工规级等极端应用场景，PMIC需要满足极高的可靠性标准，能够在宽温度范围、高湿度、振动等恶劣环境下长期稳定工作。 展望未来：智能、高效、集成 未来，电源管理芯片的发展将继续朝着更加智能化、高效化和集成化的方向迈进。 AI赋能的电源管理： 随着人工智能技术的发展，PMIC将能够通过机器学习和数据分析，预测设备的功耗需求，动态调整电源策略，实现更智能化的功耗优化和电池寿命管理。 无线充电与能量收集： 无线充电技术将更加普及，PMIC需要支持更高的无线充电效率和更广泛的兼容性。同时，能量收集技术（如太阳能、热电转换）的兴起，也将为PMIC带来新的应用场景。 更高级的集成度： PMIC将与处理器、传感器、通信模块等集成度更高，成为真正的“系统级芯片”。这将进一步简化电子设备的设计，降低成本，并提升性能。 面向新能源汽车与物联网： 新能源汽车对高压、高功率、高可靠性PMIC的需求将持续增长。而海量的物联网设备，则对低功耗、低成本、高度定制化的PMIC提出了新的要求。 总而言之，电源管理芯片是现代电子系统中最基础、最核心的“幕后英雄”。它们默默地工作，将每一份能量转化为最适合的电力，支撑着我们日益智能化的生活。理解PMIC的设计原理和发展趋势，对于深入认识现代电子技术的演进，以及把握未来科技的发展脉搏，都具有至关重要的意义。

评分☆☆☆☆☆

拿到这本《电源管理芯片设计教程》，我心中涌起一股久违的学习热情。我是一名在消费电子产品领域摸爬滚打多年的硬件工程师，虽然接触过很多涉及到电源模块的电路，但真正深入到电源管理芯片内部的设计，却一直是我的一个知识盲区。我一直渴望能够系统地学习电源管理芯片的设计原理，尤其是在电磁兼容性（EMC）和热管理方面。我希望这本书能够提供一些关于如何通过芯片内部电路设计来抑制EMI辐射，以及如何优化功率器件的布局和散热，从而提高芯片在高负载下的稳定性和可靠性的详细指导。同时，对于不同类型的电源拓扑结构，如准谐振（QR）和有源钳位（Active Clamp）等，我希望书中能够给出深入的分析，并探讨它们在不同应用场景下的优劣势。这本书的出现，无疑是我弥补知识短板，提升专业技能的一次绝佳机会。我希望能通过对这本书的系统学习，能够更自信地进行电源模块的设计和选型，为我的产品开发带来更稳定、更高效的电源解决方案。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计简洁而不失专业感，让我对其内容充满了期待。我是一名在嵌入式系统开发领域摸爬滚打多年的工程师，虽然主要工作是软件开发，但随着物联网设备的普及，对电源管理有了越来越深入的理解和需求。我一直希望能更深入地了解电源管理芯片的设计原理，尤其是在低功耗和能量收集方面。我希望这本书能够提供一些关于如何设计出超低功耗的电源管理芯片的思路和方法，比如如何优化待机功耗，如何实现高效的能量收集和管理。同时，对于一些特殊的电源应用，如电池管理系统（BMS），我希望书中能有更详细的讲解，包括电池的充放电管理、电量估算、过充过放保护等关键技术。这本书的出现，对我来说，是一次深入了解电源管理芯片世界的绝佳机会。我希望能通过对它的学习，将我的嵌入式系统设计能力提升到一个新的维度，为开发更智能、更节能的物联网设备提供更有力的技术支持。

评分☆☆☆☆☆

这本书的内容给我带来了极大的震撼，它如同一本详尽的宝典，为我在电源管理芯片设计的道路上指明了方向。我是一名在数字IC设计领域工作了多年的工程师，过去的我，更多地关注数字逻辑和架构，对于模拟电路和电源设计，总觉得有些望而却步。但随着集成电路设计的日益复杂，对电源系统的要求也越来越高，我不得不开始学习这方面的知识。我非常希望这本书能够帮助我理解电源管理芯片在整个SoC设计中的作用，以及如何与其他数字模块协同工作。例如，在讲解电源监控和故障检测功能时，我希望能够看到一些关于如何通过数字接口与电源管理芯片进行交互的实际案例，以及如何利用这些信息来优化系统性能和提高可靠性。同时，对于一些高压或特殊工艺下的电源管理设计，我也希望书中能够提供一些前瞻性的探讨和解决方案。这本书的出版，无疑为我打开了一个全新的视野，我希望能通过对它的深入学习，将我的技能从纯数字领域拓展到更广阔的模拟混合信号领域，成为一名更全面的IC设计工程师。

评分☆☆☆☆☆

迫不及待地打开这本书，一种严谨而专业的氛围扑面而来。我是一名在FPGA开发领域摸索多年的工程师，近年来随着硬件设计的复杂化，对电源系统的稳定性要求越来越高，也开始涉足一些简单的电源模块设计。但坦白说，对于电源管理芯片的深层设计原理，我一直觉得是个“黑箱”。我非常期待这本书能够将这个“黑箱”打开，让我看到其内部的奥秘。我尤其关注书中关于低功耗设计和高效率转换的讨论，这对于如今的电子产品至关重要。比如，在讲解动态电压调整（DVS）和动态频率调整（DFS）时，我希望能够有关于如何优化电源管理策略，以在满足性能需求的同时，最大限度地降低功耗的详细介绍。另外，对于某些特定应用场景，如物联网设备或可穿戴设备，对电源管理芯片的尺寸、成本和效率都有着极致的要求，我希望书中能提供一些针对性的解决方案和设计思路。这本书的出版，给了我一个深入了解电源管理芯片设计世界的机会，我希望能通过对它的学习，将我的硬件设计能力提升到一个新的高度，能够更好地驾驭复杂而精密的电源系统，让我的产品在性能和功耗上都更具竞争力。

评分☆☆☆☆☆

翻开这本书，我立刻被其严谨的排版和清晰的目录所吸引。我是一名正在攻读微电子学硕士学位的学生，我的研究方向之一就是模拟集成电路设计，而电源管理芯片无疑是其中的一个重要分支。我一直在寻找一本能够将理论知识与工程实践相结合的书籍，而这本书似乎正是我的目标。我特别关注书中关于高精度、低噪声电源设计的部分。例如，在讲解低压差线性稳压器（LDO）的设计时，我希望能够看到关于如何提高其PSRR（电源抑制比）和降低输出噪声的详细分析，以及如何选择合适的补偿网络来保证其瞬态响应。同时，我也希望书中能包含一些关于模拟混合信号IC中的电源管理单元的设计，例如如何在数模混合电路中，有效地隔离数字电路的噪声，保证模拟电路的精度。这本书的出版，为我提供了一个绝佳的学习平台，我希望能通过对它的深入研究，为我未来的学术研究和工程实践打下坚实的基础，成为一名优秀的模拟IC设计工程师。

评分☆☆☆☆☆

这本书的出现，让我倍感惊喜。我是一名在通信设备领域工作的测试工程师，工作中经常会遇到各种电源模块的测试和调试。虽然我不是设计者，但对电源的工作原理和关键性能指标有着非常深入的了解。我一直希望能够更深入地理解电源管理芯片的设计细节，以便在测试中更准确地定位问题，并为设计团队提供更有价值的反馈。我特别关注书中关于测试方法和失效分析的部分。例如，在讲解不同类型电源的测试流程时，我希望能够看到一些关于如何设计有效的测试用例，如何使用专业的测试设备，以及如何解读测试结果的详细指导。同时，对于一些常见的电源失效模式，我希望书中能提供一些深入的分析，并给出相应的预防措施。这本书的出版，对我来说，是一次难得的学习机会。我希望能通过对它的深入研究，进一步提升我的测试和分析能力，为通信设备的设计和质量控制贡献更多力量。

评分☆☆☆☆☆

这本书的出现，让我眼前一亮。作为一名刚踏入电源IC设计领域的研究生，我面临着理论知识与实际应用脱节的困境。很多教科书过于理论化，脱离了实际芯片设计的复杂性，而一些技术手册又过于晦涩，需要有相当的经验才能读懂。我特别期待这本书能够在理论推导的严谨性和工程实践的可操作性之间找到一个绝佳的平衡点。例如，在讲解电压基准源的设计时，我希望不仅仅是给出理论公式，更能深入分析不同温度、不同工艺条件下的失配和漂移问题，以及如何通过电路设计来补偿这些影响。另外，对于电流检测和反馈环路的稳定性分析，这部分通常是设计的难点，我希望作者能够提供清晰的分析方法，比如 Bode 图的绘制和解读，以及如何根据环路特性来选择合适的补偿元件。此外，关于功率器件的选择和驱动，以及各种保护电路的实现，这些都是影响芯片性能和可靠性的关键因素。我期待这本书能够提供一些实用的指导，例如不同MOSFET特性的比较，以及如何根据具体应用场景来选择合适的栅极驱动器。这本书的出版，无疑为我提供了一个宝贵的学习资源，我希望能通过对这本书的深入学习，构建起扎实的电源管理芯片设计知识体系，为未来的科研和工程实践打下坚实的基础。我相信，这本书一定能成为我学习道路上的一盏明灯，指引我前进的方向。

评分☆☆☆☆☆

终于拿到这本《电源管理芯片设计教程》，迫不及待地翻开，映入眼帘的是厚实的一叠纸，以及那充满学术气息的封面。我是一名在模拟电路设计领域摸爬滚打了几年，但一直觉得在电源管理这块儿始终隔靴搔痒的工程师。市面上关于电源的书籍不在少数，但能真正深入浅出，既有理论深度又不失实践指导意义的，确实难得。我尤其关注这本书在基础理论讲解上的严谨性，以及它是否能够提供足够多、足够贴合实际需求的案例分析。例如，对于DC-DC转换器中的各种拓扑结构，如Buck、Boost、Buck-Boost等，我希望这本书能给出清晰的原理推导，并结合实际器件的选择和布局给出建议，而不是简单地罗列公式。同时，在PCB Layout方面，我一直觉得是影响电源性能的关键，却又往往被很多教程所忽视。我非常期待这本书能在这方面有独到的见解，比如如何有效地处理地线、如何抑制EMI、如何优化散热等等。此外，对于电源保护电路的设计，如过压保护、过流保护、短路保护等，我也希望能有详细的讲解，这对于提升电源系统的稳定性和可靠性至关重要。这本书的出版，对我来说，无疑是一场及时雨，希望能它能帮助我系统性地梳理和深化对电源管理芯片设计的理解，从而在未来的项目中更加得心应手。我也会仔细研读其中的每一个章节，力求吃透每一个概念，掌握每一个技巧，并尝试将其应用到我的实际工作中去，相信这本书一定会成为我案头必备的参考书。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计很有质感，让我对内容充满了期待。我是一名刚刚毕业，准备进入IC设计行业的学生，对于电源管理芯片这一领域，我充满着好奇和求知的渴望。虽然在学校里接触过一些基本的模拟电路知识，但对于如何从零开始设计一款高性能的电源管理芯片，我还是感到有些茫然。我非常希望这本书能够为我提供一个清晰的学习路径，从最基础的概念讲起，逐步深入到复杂的电路设计和系统集成。例如，在讲解开关电源的原理时，我希望能够有详尽的数学推导和仿真分析，让我理解各种参数对效率、纹波、瞬态响应等性能指标的影响。同时，我也希望书中能够包含一些实际的芯片设计案例，让我能够看到理论知识是如何转化为实际产品的。在PCB布局方面，我一直认为这是影响电源性能的关键，我希望能从书中学习到一些实用的技巧，比如如何合理地放置元器件，如何处理高频信号的耦合，以及如何有效的散热设计。这本书的出现，对我来说，无疑是学习电源管理芯片设计最宝贵的起点，我希望能通过它，为我未来的职业生涯打下坚实的基础，成为一名优秀的IC设计工程师。

评分☆☆☆☆☆

终于等到这本书的到来，我迫不及待地想要一探究竟。我是一名在模拟IC设计行业摸爬滚打多年的工程师，虽然接触过一些电源相关的项目，但总感觉在电源管理芯片这一细分领域，还有很多知识需要深挖。尤其是在一些高效率、低功耗的设计方面，我总觉得自己的理解还不够深入。我希望这本书能在诸如电荷泵、线性稳压器等不同类型电源的设计上，给出详尽的分析。例如，对于电荷泵，我特别关注其效率的提升和纹波的抑制，希望书中能有关于拓扑结构选择、开关时序优化等方面的详细论述。对于线性稳压器，在低功耗设计中，其PSRR（电源抑制比）和瞬态响应是重要的指标，我期待书中能有针对性的讲解，以及如何在保证稳定性的前提下，进一步降低其静态功耗。另外，在模拟混合信号IC设计中，电源管理单元的设计往往是不可或缺的一部分，我希望这本书也能提供一些关于如何将电源管理模块无缝集成到复杂SOC中的思路和方法。这本书的出现，让我看到了一个系统学习电源管理芯片设计的希望，我希望能通过对这本书的深入研究，彻底打通这个领域的任督二脉，为我的职业生涯注入新的活力。我一定会把它当作我的“宝典”，反复研读，并从中汲取养分，不断提升自己的设计能力。