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解释下一个芯片的内部设计原理和结构

LM2675-5.0的典型应用电路打开LM2675的DataSheet,首先看一下框图。此图片包含电源芯片的所有内部单元模块。我们已经了解了BUCK的结构。该芯片的主要功能是驱动MOS管。 FB引脚检测输出状态以形成一个环路,以控制PWM驱动功率MOS管实现电压稳定或恒定电流输出。这是一个非同步模式电源,即,续流设备是外部二极管而不是内部MOS管。让我们分析一下如何一起实现每个功能!参考电压类似于板级电路设计的参考电源。芯片的内部参考电压为芯片的其他电路提供稳定的参考电压。该参考电压要求高精度,良好的稳定性和低温度漂移。芯片内部的参考电压也称为带隙参考电压,因为该电压值类似于硅的带隙电压,因此称为带隙参考。该值约为1.2V,结构如下图所示:在这里,我们将回到教科书中讨论PN结的公式,电流和电压公式:可以看出这是指数关系, Is是反向饱和漏电流(即PN结是由于漂移引起的少数漏电流)。该电流与PN结的面积成正比!即,Is-> S。这样,可以推导出Vbe = VT * ln(Ic / Is)!返回上图,由运放分析VX = VY,则I1 * R1 + Vbe1 = Vbe2,因此我们可以得到:I1 =△Vbe / R1,并且由于M3和M4的栅极电压相同,当前I1 = I2,因此可推导公式:I1 = I2 = VT * ln(N / R1)N是Q1Q2的PN结面积之比!返回上图,通过运算放大器分析VX = VY,则I1 * R1 + Vbe1 = Vbe2,因此:I1 =△Vbe / R1,并且由于M3和M4的栅极电压相同,因此电流I1 = I2,因此得出公式:I1 = I2 = VT * ln(N / R1)N是Q1Q2的PN结面积之比!这样,我们最终得到基准Vref = I2 * R2 + Vbe2,关键点是:I1为正温度系数,Vbe为负温度系数是的,通过N值对其进行调整,但可以获得良好的温度补偿!获得稳定的参考电压。 N通常根据行业中的8设计。为了达到零温度系数,根据公式计算出Vref = Vbe2 + 17.2 * VT,因此约为1.2V。目前,在低压场中可以实现低于1V的基准电压,并且除了温度系数外,还存在电源纹波抑制PSRR等问题,由于受限,该问题无法加深等级。最终的示意图是这样的,运算放大器的设计当然非常特别:如温度特性仿真所示:振荡器OSC和PWM。我们知道,开关电源的基本原理是使用PWM方波来驱动功率MOS管,因此自然需要产生振荡。该模块的原理非常简单,即使用电容器的充电和放电来形成锯齿波,并使用比较器来生成占空比可调的方波。最终的详细电路设计图如下:这里有一个技术难题是电流模式下的斜率补偿。目的是在占空比大于50%时稳定斜率。添加了额外的补偿斜率。我也有一个大致的了解。有兴趣的学生可以详细学习。误差放大器误差放大器的功能是确保输出为恒定电流或恒定电压,并采样反馈电压。为了调节驱动MOS管的PWM,如图所示:驱动电路的最终驱动部分具有非常简单的结构,即大面积的MOS管,具有很强的电流能力。其他模块电路这里的其他模块电路是为了确保芯片可以正常可靠地工作。尽管它不是原理的核心,但它确实在芯片设计中占有重要地位。具体来说,有几种功能:1.启动模块该启动模块的功能自然是启动芯片工作的,因为所有晶体管的电流可能为0,并且在上电时保持不变,因此它不能工作。启动电路的功能等效于“点火”。然后将其关闭。如图所示:开机时,S3自然打开,然后可以将S2打开以打开M4Q1等,然后打开M1M2,右边的恒流源电路正常工作,S1也被打开,而S2被关闭以完成st