芯耀
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这是一本经典老书（2016年版的），讲的是关于功率IC。《Chen, Ke-Horng - Power management techniques for integrated circuit design-Wiley 》
Part.01集成电路电源管理导论
核心知识点：
1. 摩尔定律的局限性
? 晶体管尺寸缩小至28纳米后遇到物理极限，需引入应变硅、HK/MG等技术提升性能。
? 扩展：FD-SOI和FinFET技术成为延续摩尔定律的关键，通过3D结构减少漏电。
2. MOSFET结构与工艺演进
? 低电压MOSFET（LVT）与高压MOSFET（HVMOS）的对比：
? LVT：小尺寸、高速度，适合低电压场景（如28nm工艺核心电路）。
? HVMOS：对称/非对称结构，耐高压（VDS/VGS可达数十伏），用于电源开关和驱动电路。
? 扩展：LDMOS在射频功率放大器中广泛应用，因其高击穿电压和低导通电阻。
3. 漏电功耗与解决方案
? 主要漏电源：亚阈值电流（Sub-Vth）、栅极隧穿（Gate Leakage）、GIDL效应。
? 设计技巧：多阈值电压（Multi-Vth）设计，低功耗模式关闭非关键模块电源。
Part.02低压差线性稳压器（LDO）设计
核心知识点：
1. LDO架构类型
? 模拟LDO：主极点补偿（需大输出电容） vs. C-free结构（米勒补偿，无外置电容）。
? 数字LDO：数字比较器控制开关阵列，响应快但纹波较大，适合纳米级工艺集成。
2. 稳定性补偿技术
? 主极点补偿：输出电容（COUT）设主极点，需ESR生成零点抵消非主极点。
? C-free结构：米勒电容分裂极点，通过缓冲级（Buffer）提升驱动能力。
? 扩展案例：TI的TPS7A85使用C-free结构，仅需10nF片内电容实现1A输出。
3. 动态电压调节（DVS）技术
? ADVS（模拟DVS）：根据负载动态调整功率管压差，提升轻载效率。
? 数字DVS：结合数字控制环路，实现纳秒级电压切换（如手机CPU供电）。
Part.03开关电源调节器设计
核心知识点：
1. 控制模式对比
? 电压模式（VM）：简单易补偿，但瞬态响应慢。
? 电流模式（CM）：内环电流反馈，抗输入扰动强，需斜坡补偿防止次谐波振荡。
? 扩展：峰值电流模式在Buck/Boost转换器中广泛应用（如LM5116）。
2. 小信号建模
? 状态空间平均法推导传递函数，确定补偿网络（Type II/III补偿器）。
? 设计公式：交叉频率设为开关频率的1/10，相位裕度>45°。
Part.04纹波控制技术（上）
核心知识点：
1. 纹波控制拓扑
? 滞环控制：无需时钟，响应快但频率波动大（如TPS62390）。
? 固定导通时间（COT）：利用输出电容ESR纹波生成PWM，适合低ESR陶瓷电容。
? 扩展案例：ADP2384使用COT控制，MLCC下效率达95%。
2. 稳定性分析
? 纹波斜率与补偿斜坡匹配，避免次谐波振荡。
? ESR选择公式：RESR ≥ (VIN - VOUT)/(2·ΔIL·fSW)。
Part.05纹波控制技术（下）
核心知识点：
1. 频率抖动抑制EMI
? 扩频调制（Spread Spectrum）分散谐波能量，如LTC3855的±10%频率调制。
? 优化技巧：自适应导通时间控制（如TPS548A20），维持伪恒定频率。
2. V?结构增强调节
? 直接采样输出电压纹波，提升瞬态响应（如IR3899）。
? 应用场景：FPGA供电需快速负载跳变（0-30A/μs）。
Part.06单电感多输出（SIMO）转换器
核心知识点：
1. 交叉调节问题
? 能量分配冲突导致输出电压耦合，需时间复用或占空比控制。
? 解决方案：堆叠式（Stacked）拓扑（如MAX77650），独立调节各输出。
2. 动态能量分配
? 轻载时跳过无效周期，重载启用CCM模式（如Dialog DA913X系列）。
? 扩展：智能手机PMIC集成SIMO，单电感支持CPU/内存/显示屏多电压域。
Part.07开关式电池充电器
核心知识点：
1. 充电状态管理
? 涓流/恒流/恒压三阶段控制，防止过充（如BQ24195）。
? 扩展：USB PD协议支持动态调整充电电压（5-20V）。
2. 内阻（BIR）检测
? 脉冲负载法实时测量电池内阻，优化充电效率（如TI Impedance Track技术）。
Part.08能量收集系统
核心知识点：
1. 能源类型与转换电路
? 光伏：MPPT算法跟踪最大功率点（如LTC3105）。
? 振动能量：压电材料匹配阻抗（如ADP5091）。
? 射频能量：整流天线（Rectenna）设计，效率可达40%（如Powercast方案）。
2. 超低功耗设计
? 冷启动电路（<1μW），支持能量缓冲（如MAX17710）。
? 应用案例：无线传感器节点（TI eZ430-RF2500）使用太阳能+超级电容供电。
Part.09总结与趋势
? 工艺挑战：3nm以下工艺需GAAFET结构，电源管理IC转向3D封装（如TSMC的InFO）。
? 智能化趋势：AI驱动的动态电源管理（如NVIDIA GPU的DVFS），实时优化能效比。
? 集成化方案：SoC内置PMIC（如Apple M1 Ultra），减少外围元件数量。
