西安电科大硕士设计：BCD工艺 Buck DC-DC开关电源芯片与特性分析

本文主要探讨了BUCK型直流/直流(DC/DC)开关电源芯片的设计与实现，着重于降压型DC/DC变换器在实际应用中的关键特性。作者樊继斌，硕士研究生，专业为微电子学与固体电子学，西安电子科技大学毕业，其研究方向是随着集成电路技术进步而成为市场主流的峰值电流模式PWM DC/DC开关电源变换器。 降压型DC/DC变换器作为便携式电子设备中常见的高效能解决方案，因其高转换效率和高度集成的优势被广泛应用。文章深入解析了这些变换器的工作原理，包括它们在不同模式下的运行机制，如连续传导模式(CCM)、断续传导模式(CCM)和交错导通模式(CCM)，并对比了各自的特点和适用场景。此外，还关注了降压型DC/DC变换器的开环稳定性问题，以及如何通过斜坡补偿和系统频率补偿来改善其动态性能。 在设计部分，作者提出了基于bcd工艺的单片BUCK型DC/DC变换器芯片，采用峰值电流控制模式，内部时钟频率固定为380kHz，集成了诸如欠压保护、过温保护和过流保护等功能。详细地设计了核心模块，如基准电压电路、过温保护电路、误差放大电路、振荡电路与斜坡补偿电路、自举电路以及电流检测电路，并通过HSpice进行了电路仿真验证。结果显示，这款芯片在静态工作电流下仅为23mA，表现出高效率，达到95%，适用于分布式电源系统、DSL调制解调器和电池充电器等应用场景。 芯片的尺寸小巧，版图面积为1.3mm²×1.3mm²，表明其小型化和集成度的优势。芯片已经成功流片，标志着设计目标的成功实现。本文的研究成果对于理解开关电源芯片设计的关键要素，提高能源转换效率和可靠性具有重要意义，为相关领域的进一步发展提供了实用的技术支持。