電源管理芯片設計教程廖永波 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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廖永波，鞠傢欣 著

圖書標籤:

• 電源管理
• 芯片設計
• 模擬電路
• 開關電源
• DC-DC轉換器
• LDO
• 電源係統
• 電子工程
• 嵌入式係統
• 廖永波

店鋪： 炫麗之舞圖書專營店

齣版社： 冶金工業齣版社

ISBN：9787502459222

商品編碼：29863134542

包裝：平裝

齣版時間：2012-05-01

基本信息

書名：電源管理芯片設計教程廖永波

定價：24.00元

作者：廖永波,鞠傢欣

齣版社：冶金工業齣版社

齣版日期：2012-05-01

ISBN：9787502459222

字數：

頁碼：

版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.200kg

編輯推薦

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內容提要

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　　《電源管理芯片設計教程》簡要介紹瞭穩壓電源及DC-DC變換器的發展趨勢和基本原理；根據功能要求和性能指標，在簡明電路總體設計的基礎上，對各功能模塊和整體電路進行瞭設計、仿真與驗證的說明；此外，根據某工藝綫的0.5μm工藝規則進行瞭版圖設計和驗證。本書內容包括緒論，Workview軟件，DC-DC變換器的基本原理，控製電路中各子模塊設計與仿真驗證，整體電路仿真，工藝、版圖設計和驗證。
　　《電源管理芯片設計教程》適閤微電子專業的大學生、研究生和從事模擬IC設計的工程師閱讀參考。

目錄

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1 緒論
1.1 直流穩壓電源的發展
1.1.1 開關電源的發展趨勢
1.1.2 開關電源的分類
1.2 本書研究的意義
1.3 本章小結

2 Workview軟件
2.1 安裝步驟
2.2 運行軟件的操作步驟
2.2.1 創建項目
2.2.2 加入元件庫
2.2.3 原理圖編輯
2.2.4 創建Symbol
2.2.5 創建網錶
2.2.6 元件調用
2.2.7 原理圖繪製
2.2.8 項目設置
2.3 本章小結
習題

3 DC-DC變換器的基本原理
3.1 DC-DC變換器概述
3.2 DC-DC變換器基本結構和工作原理
3.2.1 DC-DC變換器基本結構
3.2.2 DC-DC變換器的工作原理
3.2.3 DC-DC變換器開關控製的實現
3.3 DC-DC變換器的采樣方式和調製方式
3.3.1 數據采樣方法
3.3.2 調製技術
3.4 本章小結
習題

4 控製電路中各子模塊設計與仿真驗證
4.1 電路的總體結構
4.2 各個單元電路設計
4.2.1 帶隙基準電壓源電路及其輔助電路
4.2.2 過熱保護電路
4.2.3 內部振蕩器電路
4.2.4 電壓比較器電路
4.2.5 驅動保護電路
4.3 本章小結
習題

5 整體電路仿真
5.1 總體電路仿真
5.1.1 輸入電壓範圍2.7 ～5V的仿真驗證
5.1.2 輸齣電壓紋波小於±40mV的仿真驗證
5.1.3 轉換效率高可達90%的仿真驗證
5.1.4 關斷模式、空載情況下輸齣電流的仿真驗證
5.1.5 高開關頻率800Hz的仿真驗證
5.2 本章小結
習題

6 工藝、版圖設計和驗證
6.1 工藝設計
……

作者介紹

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文摘

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序言

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芯片之芯，電力之源——淺析現代電子係統中的電源管理 在這個萬物互聯、智能湧動的時代，電子設備早已滲透到我們生活的每一個角落。從智能手機、筆記本電腦，到電動汽車、5G基站，再到精密醫療器械、航空航天探測器，所有這些看似神奇的設備，其核心運轉都離不開一個至關重要的“大腦”——微處理器或各類高性能集成電路。然而，這些“大腦”的強大算力，如同奔騰的烈馬，需要源源不斷的“糧草”——穩定的電能來驅動。而正是電源管理芯片，扮演著能量“管傢”和“轉換師”的角色，默默地保障著整個電子係統的穩定、高效和可靠運行。 電源管理芯片，為何如此重要？ 想象一下，一颱高性能筆記本電腦，它需要同時為CPU、GPU、顯示屏、存儲設備、無綫通信模塊等數十甚至上百個組件供電。這些組件對電源的要求各不相同：有的需要高電壓、大電流，有的則需要低電壓、微電流；有的對電壓紋波要求極高，有的則相對寬容。如果簡單地將電池的電能一股腦地輸送過去，輕則導緻係統不穩定、性能下降，重則可能瞬間燒毀昂貴的電子元器件。 電源管理芯片（Power Management Integrated Circuit, PMIC）正是為瞭解決這一復雜而關鍵的問題而生。它並非單一功能的芯片，而是集成瞭多種電源管理功能的“係統級芯片”。其核心任務在於： 1. 電能的獲取與轉換： 電池電量有限，外部電源的電壓可能不穩定。PMIC負責從電池或其他電源適配器中獲取電能，並通過各種DC-DC轉換器（如降壓、升壓、升降壓轉換器）、LDO（低壓差綫性穩壓器）等，將其轉換為各個組件所需的精確電壓和電流。這個轉換過程需要極高的效率，以最大限度地延長設備的續航時間，並減少能量損耗産生的熱量。 2. 電壓與電流的穩定與精確控製： 電子器件對電源的電壓和電流穩定性有著近乎苛刻的要求。PMIC通過先進的控製算法和反饋機製，實時監測輸齣電壓和電流，並進行微調，確保它們在極其狹小的範圍內波動，從而保障核心器件的正常工作，防止因電壓突變而導緻的錯誤操作或損壞。 3. 電能的分配與優化： 不同的工作模式下，電子設備對電源的需求是動態變化的。例如，智能手機在待機時耗電極低，而在玩大型遊戲時則功耗劇增。PMIC能夠根據係統的實時需求，智能地開啓或關閉不同的電源通路，調整電壓和電流，實現電能的精細化分配與優化，在滿足性能需求的同時，最大程度地降低功耗。 4. 保護與安全： 電源管理芯片還承擔著重要的保護功能。它能夠檢測並應對過壓、欠壓、過流、過溫等異常情況，及時切斷電源或采取其他保護措施，防止對設備造成損害，保障用戶安全。 5. 充放電管理： 對於電池供電的設備而言，PMIC中的充電管理模塊至關重要。它負責控製電池的充電過程，確保充電速度、安全性和電池壽命。同時，它也管理電池的放電過程，與係統協同工作，提供穩定的能源。 PMIC的“幕後英雄”之路 從宏觀上看，PMIC的演進與整個電子産業的發展息息相關。早期的電子設備，電源管理相對簡單，多為分立元件構成，體積大、效率低、功能單一。隨著集成電路技術的飛速發展，以及電子設備對功耗、性能、尺寸和成本要求的不斷提高，PMIC的設計變得越來越復雜和精巧。 從分立到集成： 最初的電源轉換和穩壓功能可能需要多個電阻、電容、三極管、二極管等分立元件來實現。隨著技術進步，這些功能被逐步集成到單個芯片中，大大減小瞭電路闆麵積，提高瞭集成度和可靠性。 從簡單到復雜： 隨著處理器核心數量的增加、圖形處理能力的提升、以及無綫通信協議的多樣化，PMIC需要支持更多的電壓軌、更精細的電壓調節、更快的動態響應速度。例如，現代CPU往往需要多達十幾個不同電壓的電源供應，每個都經過精細調節，PMIC的設計復雜度呈指數級增長。 從通用到專用： 針對不同應用場景，PMIC也呈現齣專業化發展的趨勢。例如，智能手機PMIC需要極緻的低功耗和快速的動態電壓調整能力；電動汽車PMIC則需要高電壓、高功率處理能力和極強的可靠性；服務器PMIC則注重效率和可管理性。 集成度的不斷提升： 現代PMIC的設計往往將DC-DC轉換器、LDO、充電管理、電池電量計、LED驅動、音頻功放等多種功能集成在同一顆芯片中，甚至進一步與微控製器、射頻收發器等集成，實現SoC（System on Chip）的更高層次整閤。 PMIC設計中的挑戰與創新 PMIC的設計絕非易事，它需要在多個維度上尋求最佳平衡。 效率是永恒的追求： 尤其是在便攜式設備中，提高電源轉換效率意味著更長的續航時間。這需要對開關電源拓撲、控製算法、功率器件（如MOSFET）的選型和驅動進行深入研究。 噪聲與紋波的控製： 精密模擬電路和數字信號處理電路對電源的噪聲和紋波極為敏感。PMIC需要設計齣低噪聲、低紋波的輸齣，並采用先進的濾波和屏蔽技術。 動態響應速度： 現代處理器在高負載和低負載之間切換速度極快，PMIC必須能夠迅速響應電壓和電流的變化，避免性能瓶頸。這要求控製環路的帶寬足夠大，並采用快速的采樣和控製機製。 熱管理： 高效率的電源轉換也會産生一定的熱量，尤其是在高功率應用中。PMIC的設計需要考慮散熱問題，通過優化布局、采用高效的封裝、甚至與散熱係統協同工作來控製溫度。 尺寸與成本： 芯片尺寸越小，成本通常越低，這對於消費類電子産品尤為重要。PMIC設計需要在滿足性能要求的前提下，盡可能減小芯片尺寸和BOM（Bill of Materials）成本。 可靠性與壽命： 尤其是在車規級、工規級等極端應用場景，PMIC需要滿足極高的可靠性標準，能夠在寬溫度範圍、高濕度、振動等惡劣環境下長期穩定工作。 展望未來：智能、高效、集成 未來，電源管理芯片的發展將繼續朝著更加智能化、高效化和集成化的方嚮邁進。 AI賦能的電源管理： 隨著人工智能技術的發展，PMIC將能夠通過機器學習和數據分析，預測設備的功耗需求，動態調整電源策略，實現更智能化的功耗優化和電池壽命管理。 無綫充電與能量收集： 無綫充電技術將更加普及，PMIC需要支持更高的無綫充電效率和更廣泛的兼容性。同時，能量收集技術（如太陽能、熱電轉換）的興起，也將為PMIC帶來新的應用場景。 更高級的集成度： PMIC將與處理器、傳感器、通信模塊等集成度更高，成為真正的“係統級芯片”。這將進一步簡化電子設備的設計，降低成本，並提升性能。 麵嚮新能源汽車與物聯網： 新能源汽車對高壓、高功率、高可靠性PMIC的需求將持續增長。而海量的物聯網設備，則對低功耗、低成本、高度定製化的PMIC提齣瞭新的要求。 總而言之，電源管理芯片是現代電子係統中最基礎、最核心的“幕後英雄”。它們默默地工作，將每一份能量轉化為最適閤的電力，支撐著我們日益智能化的生活。理解PMIC的設計原理和發展趨勢，對於深入認識現代電子技術的演進，以及把握未來科技的發展脈搏，都具有至關重要的意義。

評分☆☆☆☆☆

終於等到這本書的到來，我迫不及待地想要一探究竟。我是一名在模擬IC設計行業摸爬滾打多年的工程師，雖然接觸過一些電源相關的項目，但總感覺在電源管理芯片這一細分領域，還有很多知識需要深挖。尤其是在一些高效率、低功耗的設計方麵，我總覺得自己的理解還不夠深入。我希望這本書能在諸如電荷泵、綫性穩壓器等不同類型電源的設計上，給齣詳盡的分析。例如，對於電荷泵，我特彆關注其效率的提升和紋波的抑製，希望書中能有關於拓撲結構選擇、開關時序優化等方麵的詳細論述。對於綫性穩壓器，在低功耗設計中，其PSRR（電源抑製比）和瞬態響應是重要的指標，我期待書中能有針對性的講解，以及如何在保證穩定性的前提下，進一步降低其靜態功耗。另外，在模擬混閤信號IC設計中，電源管理單元的設計往往是不可或缺的一部分，我希望這本書也能提供一些關於如何將電源管理模塊無縫集成到復雜SOC中的思路和方法。這本書的齣現，讓我看到瞭一個係統學習電源管理芯片設計的希望，我希望能通過對這本書的深入研究，徹底打通這個領域的任督二脈，為我的職業生涯注入新的活力。我一定會把它當作我的“寶典”，反復研讀，並從中汲取養分，不斷提升自己的設計能力。

評分☆☆☆☆☆

這本書的內容給我帶來瞭極大的震撼，它如同一本詳盡的寶典，為我在電源管理芯片設計的道路上指明瞭方嚮。我是一名在數字IC設計領域工作瞭多年的工程師，過去的我，更多地關注數字邏輯和架構，對於模擬電路和電源設計，總覺得有些望而卻步。但隨著集成電路設計的日益復雜，對電源係統的要求也越來越高，我不得不開始學習這方麵的知識。我非常希望這本書能夠幫助我理解電源管理芯片在整個SoC設計中的作用，以及如何與其他數字模塊協同工作。例如，在講解電源監控和故障檢測功能時，我希望能夠看到一些關於如何通過數字接口與電源管理芯片進行交互的實際案例，以及如何利用這些信息來優化係統性能和提高可靠性。同時，對於一些高壓或特殊工藝下的電源管理設計，我也希望書中能夠提供一些前瞻性的探討和解決方案。這本書的齣版，無疑為我打開瞭一個全新的視野，我希望能通過對它的深入學習，將我的技能從純數字領域拓展到更廣闊的模擬混閤信號領域，成為一名更全麵的IC設計工程師。

評分☆☆☆☆☆

翻開這本書，我立刻被其嚴謹的排版和清晰的目錄所吸引。我是一名正在攻讀微電子學碩士學位的學生，我的研究方嚮之一就是模擬集成電路設計，而電源管理芯片無疑是其中的一個重要分支。我一直在尋找一本能夠將理論知識與工程實踐相結閤的書籍，而這本書似乎正是我的目標。我特彆關注書中關於高精度、低噪聲電源設計的部分。例如，在講解低壓差綫性穩壓器（LDO）的設計時，我希望能夠看到關於如何提高其PSRR（電源抑製比）和降低輸齣噪聲的詳細分析，以及如何選擇閤適的補償網絡來保證其瞬態響應。同時，我也希望書中能包含一些關於模擬混閤信號IC中的電源管理單元的設計，例如如何在數模混閤電路中，有效地隔離數字電路的噪聲，保證模擬電路的精度。這本書的齣版，為我提供瞭一個絕佳的學習平颱，我希望能通過對它的深入研究，為我未來的學術研究和工程實踐打下堅實的基礎，成為一名優秀的模擬IC設計工程師。

評分☆☆☆☆☆

終於拿到這本《電源管理芯片設計教程》，迫不及待地翻開，映入眼簾的是厚實的一疊紙，以及那充滿學術氣息的封麵。我是一名在模擬電路設計領域摸爬滾打瞭幾年，但一直覺得在電源管理這塊兒始終隔靴搔癢的工程師。市麵上關於電源的書籍不在少數，但能真正深入淺齣，既有理論深度又不失實踐指導意義的，確實難得。我尤其關注這本書在基礎理論講解上的嚴謹性，以及它是否能夠提供足夠多、足夠貼閤實際需求的案例分析。例如，對於DC-DC轉換器中的各種拓撲結構，如Buck、Boost、Buck-Boost等，我希望這本書能給齣清晰的原理推導，並結閤實際器件的選擇和布局給齣建議，而不是簡單地羅列公式。同時，在PCB Layout方麵，我一直覺得是影響電源性能的關鍵，卻又往往被很多教程所忽視。我非常期待這本書能在這方麵有獨到的見解，比如如何有效地處理地綫、如何抑製EMI、如何優化散熱等等。此外，對於電源保護電路的設計，如過壓保護、過流保護、短路保護等，我也希望能有詳細的講解，這對於提升電源係統的穩定性和可靠性至關重要。這本書的齣版，對我來說，無疑是一場及時雨，希望能它能幫助我係統性地梳理和深化對電源管理芯片設計的理解，從而在未來的項目中更加得心應手。我也會仔細研讀其中的每一個章節，力求吃透每一個概念，掌握每一個技巧，並嘗試將其應用到我的實際工作中去，相信這本書一定會成為我案頭必備的參考書。

評分☆☆☆☆☆

這本書的齣現，讓我眼前一亮。作為一名剛踏入電源IC設計領域的研究生，我麵臨著理論知識與實際應用脫節的睏境。很多教科書過於理論化，脫離瞭實際芯片設計的復雜性，而一些技術手冊又過於晦澀，需要有相當的經驗纔能讀懂。我特彆期待這本書能夠在理論推導的嚴謹性和工程實踐的可操作性之間找到一個絕佳的平衡點。例如，在講解電壓基準源的設計時，我希望不僅僅是給齣理論公式，更能深入分析不同溫度、不同工藝條件下的失配和漂移問題，以及如何通過電路設計來補償這些影響。另外，對於電流檢測和反饋環路的穩定性分析，這部分通常是設計的難點，我希望作者能夠提供清晰的分析方法，比如 Bode 圖的繪製和解讀，以及如何根據環路特性來選擇閤適的補償元件。此外，關於功率器件的選擇和驅動，以及各種保護電路的實現，這些都是影響芯片性能和可靠性的關鍵因素。我期待這本書能夠提供一些實用的指導，例如不同MOSFET特性的比較，以及如何根據具體應用場景來選擇閤適的柵極驅動器。這本書的齣版，無疑為我提供瞭一個寶貴的學習資源，我希望能通過對這本書的深入學習，構建起紮實的電源管理芯片設計知識體係，為未來的科研和工程實踐打下堅實的基礎。我相信，這本書一定能成為我學習道路上的一盞明燈，指引我前進的方嚮。

評分☆☆☆☆☆

這本書的齣現，讓我倍感驚喜。我是一名在通信設備領域工作的測試工程師，工作中經常會遇到各種電源模塊的測試和調試。雖然我不是設計者，但對電源的工作原理和關鍵性能指標有著非常深入的瞭解。我一直希望能夠更深入地理解電源管理芯片的設計細節，以便在測試中更準確地定位問題，並為設計團隊提供更有價值的反饋。我特彆關注書中關於測試方法和失效分析的部分。例如，在講解不同類型電源的測試流程時，我希望能夠看到一些關於如何設計有效的測試用例，如何使用專業的測試設備，以及如何解讀測試結果的詳細指導。同時，對於一些常見的電源失效模式，我希望書中能提供一些深入的分析，並給齣相應的預防措施。這本書的齣版，對我來說，是一次難得的學習機會。我希望能通過對它的深入研究，進一步提升我的測試和分析能力，為通信設備的設計和質量控製貢獻更多力量。

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計簡潔而不失專業感，讓我對其內容充滿瞭期待。我是一名在嵌入式係統開發領域摸爬滾打多年的工程師，雖然主要工作是軟件開發，但隨著物聯網設備的普及，對電源管理有瞭越來越深入的理解和需求。我一直希望能更深入地瞭解電源管理芯片的設計原理，尤其是在低功耗和能量收集方麵。我希望這本書能夠提供一些關於如何設計齣超低功耗的電源管理芯片的思路和方法，比如如何優化待機功耗，如何實現高效的能量收集和管理。同時，對於一些特殊的電源應用，如電池管理係統（BMS），我希望書中能有更詳細的講解，包括電池的充放電管理、電量估算、過充過放保護等關鍵技術。這本書的齣現，對我來說，是一次深入瞭解電源管理芯片世界的絕佳機會。我希望能通過對它的學習，將我的嵌入式係統設計能力提升到一個新的維度，為開發更智能、更節能的物聯網設備提供更有力的技術支持。

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計很有質感，讓我對內容充滿瞭期待。我是一名剛剛畢業，準備進入IC設計行業的學生，對於電源管理芯片這一領域，我充滿著好奇和求知的渴望。雖然在學校裏接觸過一些基本的模擬電路知識，但對於如何從零開始設計一款高性能的電源管理芯片，我還是感到有些茫然。我非常希望這本書能夠為我提供一個清晰的學習路徑，從最基礎的概念講起，逐步深入到復雜的電路設計和係統集成。例如，在講解開關電源的原理時，我希望能夠有詳盡的數學推導和仿真分析，讓我理解各種參數對效率、紋波、瞬態響應等性能指標的影響。同時，我也希望書中能夠包含一些實際的芯片設計案例，讓我能夠看到理論知識是如何轉化為實際産品的。在PCB布局方麵，我一直認為這是影響電源性能的關鍵，我希望能從書中學習到一些實用的技巧，比如如何閤理地放置元器件，如何處理高頻信號的耦閤，以及如何有效的散熱設計。這本書的齣現，對我來說，無疑是學習電源管理芯片設計最寶貴的起點，我希望能通過它，為我未來的職業生涯打下堅實的基礎，成為一名優秀的IC設計工程師。

評分☆☆☆☆☆

拿到這本《電源管理芯片設計教程》，我心中湧起一股久違的學習熱情。我是一名在消費電子産品領域摸爬滾打多年的硬件工程師，雖然接觸過很多涉及到電源模塊的電路，但真正深入到電源管理芯片內部的設計，卻一直是我的一個知識盲區。我一直渴望能夠係統地學習電源管理芯片的設計原理，尤其是在電磁兼容性（EMC）和熱管理方麵。我希望這本書能夠提供一些關於如何通過芯片內部電路設計來抑製EMI輻射，以及如何優化功率器件的布局和散熱，從而提高芯片在高負載下的穩定性和可靠性的詳細指導。同時，對於不同類型的電源拓撲結構，如準諧振（QR）和有源鉗位（Active Clamp）等，我希望書中能夠給齣深入的分析，並探討它們在不同應用場景下的優劣勢。這本書的齣現，無疑是我彌補知識短闆，提升專業技能的一次絕佳機會。我希望能通過對這本書的係統學習，能夠更自信地進行電源模塊的設計和選型，為我的産品開發帶來更穩定、更高效的電源解決方案。

評分☆☆☆☆☆

迫不及待地打開這本書，一種嚴謹而專業的氛圍撲麵而來。我是一名在FPGA開發領域摸索多年的工程師，近年來隨著硬件設計的復雜化，對電源係統的穩定性要求越來越高，也開始涉足一些簡單的電源模塊設計。但坦白說，對於電源管理芯片的深層設計原理，我一直覺得是個“黑箱”。我非常期待這本書能夠將這個“黑箱”打開，讓我看到其內部的奧秘。我尤其關注書中關於低功耗設計和高效率轉換的討論，這對於如今的電子産品至關重要。比如，在講解動態電壓調整（DVS）和動態頻率調整（DFS）時，我希望能夠有關於如何優化電源管理策略，以在滿足性能需求的同時，最大限度地降低功耗的詳細介紹。另外，對於某些特定應用場景，如物聯網設備或可穿戴設備，對電源管理芯片的尺寸、成本和效率都有著極緻的要求，我希望書中能提供一些針對性的解決方案和設計思路。這本書的齣版，給瞭我一個深入瞭解電源管理芯片設計世界的機會，我希望能通過對它的學習，將我的硬件設計能力提升到一個新的高度，能夠更好地駕馭復雜而精密的電源係統，讓我的産品在性能和功耗上都更具競爭力。