关注星标微信官方账号，直达精彩内容作为一名电源研发工程师，他自然经常处理各种芯片。有些工程师可能不太了解芯片的内部。许多学生在使用新芯片时直接转向Datasheet按推荐设计构建外围完成的应用页面。这样，即使应用没有问题，也忽略了更多的技术细节，没有积累更好的技术成长经验。今天以一颗DC/DC降压电源芯片LM以2675为例，尽量详细说明下一个芯片的内部设计原理和结构。
LM2675-5.典型的0应用电路
打开LM2675的DataSheet，先看框图
本图包含电源芯片内部所有单元模块，BUCK我们已经理解了这个芯片的主要功能是实现它MOS并通过FB脚检测输出状态来形成环路控制PWM驱动功率MOS管道，实现稳压或恒流输出。这是一个非同步模式电源，即续流器件是外部二极管，而不是内部MOS管。
让我们分析如何实现每个功能。
与板级电路设计的基准电源类似，芯片内的基准电压为芯片的其他电路提供了稳定的参考电压。该基准电压需要高精度、良好的稳定性和较小的温度漂移。芯片内的参考电压也被称为带间隙基准电压，因为该电压值类似于硅的带间隙电压，因此被称为带间隙基准。该值为1.2V左右结构如下图所示：
回到课本讲公式，PN结的电流和电压公式：
可见是指数关系，Is是反向饱和电流(即反向饱和电流)PN少子漂移引起的漏电流)。这个电流和PN结的面积成正比！Is->S。
这样就可以推导出来了Vbe=VT*ln(Ic/Is) !
回到上图，由运输分析VX=VY，那么就是I1*R1 Vbe1=Vbe2.这样可以得到:I1=△Vbe/R1，而且因为M3和M4.栅极电压相同，因此电流I1=I因此，推导出公式：I1=I2=VT*ln(N/R1) N是Q1 Q2的PN结面积比！
回到上图，由运输分析VX=VY，那么就是I1*R1 Vbe1=Vbe2.这样可以得到:I1=△Vbe/R1，而且因为M3和M4.栅极电压相同，因此电流I1=I因此，推导出公式：I1=I2=VT*ln(N/R1) N是Q1 Q2的PN结面积比！
这样，我们终于得到了基准Vref=I2*R2 Vbe2，关键点：I一是正温度系数，而Vbe它是负温度系数，然后通过N值调节，但实现良好的温度补偿！获得稳定的基准电压。N一般行业按8设计，要实现零温度系统 数，按公式计算Vref=Vbe2 17.2*VT，所以大概在1.2V目前，低压领域可实现小于1V的基准，而且除了温度系数还有电源纹波抑制PSRR等问题，仅限于水平无法深入。最后的简图就是这样，运放的设计当然也很讲究:
如图温度特性模拟：
我们知道开关电源的基本原理是使用PWM驱动功率的方波MOS管道，然后自然需要产生振荡模块，原理非常简单，是利用电容器充放电形成锯齿波和比较器来产生可调方波。
最后，详细的电路设计图如下：
这里有一个技术难点，就是在电流模式下补偿斜坡。当占空比大于50%时，为了稳定斜坡，增加了额外的补偿斜坡。我也有一个肤浅的理解。有兴趣的同学可以详细学习。
误差放大器的作用是确保输出恒流或恒压，并采样反馈电压。从而调整驱动器MOS管的PWM，如简图：
最后的驱动部分结构非常简单，面积很大MOS电流能力强的管道。
这里的其他模块电路是为了确保芯片能够正常可靠地工作。虽然它们不是原理的核心，但它们在芯片设计中确实占有重要地位。
具体来说，有几个功能：
启动模块的作用自然是启动芯片工作，因为所有晶体管的电流可能在上电瞬间为0并保持不变，因此无法工作。启动电路相当于点火，然后关闭。如图所示：
上电瞬间，S3自然打开，然后S打开可以打开M4 Q等待，打开M1 M2.右侧恒流源电路正常工作，S也打开了，就把它打开S2.关闭成启动。如果没有，S1 S2 S3.瞬间所有晶体管电流为0。
很好理解，输入电压太高时，通过开关管来关断输出，避免损坏，通过比较器可以设置一个保护点。
温度保护是为了防止芯片在高温下异常损坏理相对简单，利用晶体管的温度特性，然后通过比较器设置保护点关闭输出。
例如，如果输出短路，可以通过检测输出电流来反馈和控制输出管的状态来关闭或限制流量。如图所示，采样采用晶体管的电流与面积成正比，一般采样管Q2的面积将是输出管面积的千分之一，然后通过电压比较器进行控制MOS管的驱动。
还有其他辅助模块设计。
在IC内部，如何设置每个晶体管的工作状态，是通过偏置电流，恒流源电路可以说是所有电路的基石，间隙基准，然后通过电流镜为每个功能模块提供电流，电流镜是通过晶体管的面积设置所需的电流大小，类似于镜像。
以上大概是一个DC/DC电源芯片LM2675的所有内部结构算是复习了以前的皮毛知识。当然，这只是原则上的基本结构。在具体设计中，应考虑大量的参数特性，需要进行大量的分析和模拟。此外，我们必须对半导体工艺参数有深入的了解，因为制造工艺决定了晶体管的许多参数和性能。如果芯片意外出现缺陷，甚至根本无法应用。整个芯片设计也是一个复杂的系统工程，需要良好的理论知识和实践经验。最后，学而时习之，不也说！
?END
你看的每一个都是对作者最大的支持~