輸出管MOSFET的漏極PPT課件

1、2021-11-181/84主要內(nèi)容主要內(nèi)容 SPIC設(shè)計考慮設(shè)計考慮 PWM開關(guān)電源開關(guān)電源SPIC設(shè)計實例設(shè)計實例 熒光燈驅(qū)動熒光燈驅(qū)動SPIC設(shè)計實例設(shè)計實例第1頁/共84頁2021-11-182/84SPIC設(shè)計考慮設(shè)計考慮 工藝流程選擇工藝流程選擇 功率器件關(guān)鍵參數(shù)確定功率器件關(guān)鍵參數(shù)確定 關(guān)鍵工藝參數(shù)設(shè)計關(guān)鍵工藝參數(shù)設(shè)計第2頁/共84頁2021-11-183/84智能功率集成電路智能功率集成電路SPIC 一般包括：一般包括： 功率控制功率控制 檢測檢測 / 保護保護 接口電路接口電路目標目標 盡可能少的工藝步驟，盡可能少的工藝步驟， 實現(xiàn)最佳功率器件性能實現(xiàn)最佳功率器件性能第3頁/

2、共84頁2021-11-184/84工藝流程選擇工藝流程選擇SPIC一般實現(xiàn)方案：一般實現(xiàn)方案： 在已有的在已有的CMOS或者或者BiCMOS工藝上進行改造，增加若工藝上進行改造，增加若干個干個工藝步驟而實現(xiàn)。工藝步驟而實現(xiàn)。工藝改造的好處：工藝改造的好處： 一方面可以減小工藝成本和實現(xiàn)難度，另一方面也提高一方面可以減小工藝成本和實現(xiàn)難度，另一方面也提高工藝工藝的穩(wěn)定性。的穩(wěn)定性。第4頁/共84頁2021-11-185/84SPIC基本工藝流程基本工藝流程 SPIC工藝主要可分為工藝主要可分為外延層結(jié)構(gòu)工藝外延層結(jié)構(gòu)工藝和和無外延層結(jié)構(gòu)工無外延層結(jié)構(gòu)工藝藝。 這兩種工藝技術(shù)各有特點，根據(jù)電路、

3、器件、特性等方這兩種工藝技術(shù)各有特點，根據(jù)電路、器件、特性等方面不面不 同的要求，其最恰當?shù)募嫒莨に嚪绞揭泊蟛幌嗤?。相比同的要求，其最恰當?shù)募嫒莨に嚪绞揭泊蟛幌嗤Ｏ啾榷?，而言?目前無外延層結(jié)構(gòu)工藝較為普遍。目前無外延層結(jié)構(gòu)工藝較為普遍。第5頁/共84頁2021-11-186/84功率器件關(guān)鍵參數(shù)確定功率器件關(guān)鍵參數(shù)確定 LDMOS、VDMOS和和IGBT等功率器件是等功率器件是SPIC 的核心，的核心，一一 般功率器件約占整個芯片面積的般功率器件約占整個芯片面積的1/22/3。 設(shè)計性能良好的功率器件是整個智能功率集成電路設(shè)計設(shè)計性能良好的功率器件是整個智能功率集成電路設(shè)計的關(guān)鍵，其中耐

4、壓和導通電阻是的關(guān)鍵，其中耐壓和導通電阻是SPIC的重要指標。的重要指標。 第6頁/共84頁2021-11-187/84功率器件的主要技術(shù)參數(shù)功率器件的主要技術(shù)參數(shù) 擊穿電壓：源漏擊穿電壓擊穿電壓：源漏擊穿電壓BVDS、柵源擊穿電壓、柵源擊穿電壓BVGS； 靜態(tài)特性參數(shù)：閾值電壓、靜態(tài)特性參數(shù)：閾值電壓、IV特性、柵特性和特征特性、柵特性和特征 導通電阻等；導通電阻等； 動態(tài)特性參數(shù)：柵電容、導通時間、關(guān)斷時間和開關(guān)動態(tài)特性參數(shù)：柵電容、導通時間、關(guān)斷時間和開關(guān) 頻率等；頻率等； 器件安全工作區(qū)（器件安全工作區(qū)（SOA）。）。第7頁/共84頁2021-11-188/84關(guān)鍵工藝參數(shù)的設(shè)計關(guān)鍵工

5、藝參數(shù)的設(shè)計 在改造工藝上調(diào)整有限的工藝參數(shù)使得功率器件性能在改造工藝上調(diào)整有限的工藝參數(shù)使得功率器件性能最最 佳是佳是SPIC工藝必須要考慮的問題。工藝必須要考慮的問題。 要確定這些最佳工藝參數(shù)，可以采用要確定這些最佳工藝參數(shù)，可以采用理論推導理論推導和和TCAD 仿真仿真相結(jié)合的方式。相結(jié)合的方式。第8頁/共84頁2021-11-189/84PWM開關(guān)電源開關(guān)電源SPIC設(shè)計實例設(shè)計實例 開關(guān)電源原理及開關(guān)電源開關(guān)電源原理及開關(guān)電源SPIC 開關(guān)電源開關(guān)電源SPIC模塊電路模塊電路 開關(guān)電源開關(guān)電源SPIC的的BCD工藝流程工藝流程 開關(guān)電源開關(guān)電源SPIC的版圖設(shè)計的版圖設(shè)計 第9頁/共

6、84頁2021-11-1810/84 開關(guān)電源原理開關(guān)電源原理TOP223第10頁/共84頁2021-11-1811/84開關(guān)電源開關(guān)電源TOP223 TOP223芯片是一個自我偏置、自我保護的用線性電流控芯片是一個自我偏置、自我保護的用線性電流控制占空比轉(zhuǎn)換的開關(guān)電源。主要包括：制占空比轉(zhuǎn)換的開關(guān)電源。主要包括： 主電路部分主電路部分 偏置電路、分流調(diào)整器偏置電路、分流調(diào)整器/誤差放大器電路、鋸齒波發(fā)生器電誤差放大器電路、鋸齒波發(fā)生器電路、路、PWM比較器電路、最小導通時間延遲、驅(qū)動電路、組合邏輯比較器電路、最小導通時間延遲、驅(qū)動電路、組合邏輯電路電路 輔助保護電路部分輔助保護電路部分 溫度

7、保護電路、過流保護電路、欠壓保護電路、溫度保護電路、過流保護電路、欠壓保護電路、8分頻復位分頻復位延時延時電路、高壓充電電路電路、高壓充電電路 第11頁/共84頁2021-11-1812/84TOP223芯片管腳芯片管腳 DRAIN：輸出管：輸出管MOSFET的漏極。在啟動時，通過一個內(nèi)的漏極。在啟動時，通過一個內(nèi)部部 開關(guān)控制的高壓電流源提供內(nèi)部偏置電流。開關(guān)控制的高壓電流源提供內(nèi)部偏置電流。 CONTROL：作為占空比控制時，是誤差放大器和反饋電：作為占空比控制時，是誤差放大器和反饋電流的流的 輸入端。也用做內(nèi)部電路和自動重啟動輸入端。也用做內(nèi)部電路和自動重啟動/補償電容的連接補償電容的連

8、接點。點。 SOURCE：Y型封裝時，是輸出型封裝時，是輸出MOSFET的源極，作為高的源極，作為高壓電壓電 源的回路。原邊控制電流的公共參考點。源的回路。原邊控制電流的公共參考點。第12頁/共84頁2021-11-1813/84TOP223封裝封裝第13頁/共84頁2021-11-1814/84TOP223性能參數(shù)性能參數(shù) 極限參數(shù)極限參數(shù) 漏極電壓：漏極電壓：-0.3V到到700V； 漏極電流增加速度漏極電流增加速度(ID/每每100ns)： 0.1ILIMIT(MAX) 控制腳電壓：控制腳電壓：-0.3V到到9V 控制腳電流：控制腳電流：100mA 儲存溫度：儲存溫度：-65到到125

9、工作結(jié)溫度：工作結(jié)溫度：-40到到150第14頁/共84頁2021-11-1815/84TOP223性能參數(shù)性能參數(shù) 電學參數(shù)電學參數(shù) 最大功率：最大功率：50W（單一值電壓輸入）（單一值電壓輸入） 30W（寬范圍電壓輸入）（寬范圍電壓輸入） *TO-220（Y）封裝）封裝 導通電阻：導通電阻：7.8 (ID=100mA，Tj=25) 保護電流：保護電流：1.00A(Tj=25) 最大占空比：最大占空比：67%第15頁/共84頁2021-11-1816/84開關(guān)電源開關(guān)電源SPICTOP223第16頁/共84頁2021-11-1817/84 偏置電路偏置電路欠壓保欠壓保護輸入護輸入1:8 IR

10、5=(VBE6-VBE7)/R5=Vtln(IS6/IS7)/R5 ; IE9= IE5=2Vtln(IS6/IS7)/R5 ;VOUT=VE9=VBE10+2R6Vtln(IS6/IS7)/R5 當發(fā)生欠壓時，偏置電壓當發(fā)生欠壓時，偏置電壓1調(diào)節(jié)鋸齒波發(fā)生器輸出頻率調(diào)節(jié)鋸齒波發(fā)生器輸出頻率由之前正常工作的由之前正常工作的100kHz減小為減小為3kHz，減小功耗。，減小功耗。 第17頁/共84頁2021-11-1818/84誤差放大器誤差放大器 PMOS寬長比很大，寬長比很大，實現(xiàn)旁路分流的作用實現(xiàn)旁路分流的作用 誤差放大器輸出誤差放大器輸出 反饋電流輸入反饋電流輸入 反饋電流小于反饋電流小

11、于2mA，電路以最大占空比，電路以最大占空比67%工作；工作； 反饋電流在反饋電流在26mA，電路工作占空比，電路工作占空比67%1%工作；工作； 反饋電流大于反饋電流大于6mA，電路以最小占空比，電路以最小占空比1%工作；工作； 第18頁/共84頁2021-11-1819/84誤差放大器仿真結(jié)果誤差放大器仿真結(jié)果第19頁/共84頁2021-11-1820/84鋸齒波發(fā)生器電路鋸齒波發(fā)生器電路 鋸齒波輸出鋸齒波輸出 偏置偏置偏置偏置Q6、Q7的柵電壓互反，控制的柵電壓互反，控制C1的充放電的充放電2V 0.7V 方波脈沖方波脈沖 第20頁/共84頁2021-11-1821/84鋸齒波電路仿真圖

12、鋸齒波電路仿真圖 頻率為頻率為100KHz 第21頁/共84頁2021-11-1822/84PWM比較器比較器 第22頁/共84頁2021-11-1823/84PWM比較器仿真圖比較器仿真圖 第23頁/共84頁Q21柵控電壓DrainQ8Q6Q22Q23Q3Q19Q18Q13R1Q1Q14偏置電壓Q9Q20Q2Q17Q150Q10Q7Vc偏置電壓Q16Q4Q11Q12Q24Q5Q25C12021-11-1824/84驅(qū)動電路驅(qū)動電路第24頁/共84頁2021-11-1825/84最小導通時間延遲模塊最小導通時間延遲模塊 增加這個電路其實就是加增加這個電路其實就是加了一個反饋，利用環(huán)路延遲，了一

13、個反饋，利用環(huán)路延遲，使得當誤差信號逐步增大到使得當誤差信號逐步增大到大于鋸齒波信號時，保持一大于鋸齒波信號時，保持一個最小的占空比。個最小的占空比。第25頁/共84頁2021-11-1826/84組合邏輯電路組合邏輯電路 最大占空比不超過最大占空比不超過67% 最小導通時間（占空比最小導通時間（占空比 1%） 綜合處理各種保護信號綜合處理各種保護信號第26頁/共84頁2021-11-1827/84保護電路保護電路 在在TOP223中，保護電路是非常完備的，它包括溫中，保護電路是非常完備的，它包括溫度度 保護電路、過流保護電路、欠壓保護電路等。有保護電路、過流保護電路、欠壓保護電路等。有關(guān)保關(guān)

14、保 護電路可以參考第五章節(jié)。護電路可以參考第五章節(jié)。第27頁/共84頁2021-11-1828/84軟啟動電路軟啟動電路 當電路由于某種非正當電路由于某種非正常原因引起保護電路動作，常原因引起保護電路動作，關(guān)斷部分電路后，一般希望關(guān)斷部分電路后，一般希望電路能在電路能在故障消除后重新恢故障消除后重新恢復工作復工作，所以需加軟啟動電，所以需加軟啟動電路。路。LDMOS Vcontrol內(nèi)部電源內(nèi)部電源VC電路正常運作時，控制信號電路正常運作時，控制信號VC為低電平為低電平， C1依靠電路正常工作時的外部反饋電流依靠電路正常工作時的外部反饋電流充電，維持內(nèi)部電源的正常電壓充電，維持內(nèi)部電源的正常電

15、壓第28頁/共84頁2021-11-1829/84整體性能分析整體性能分析輸入輸入輸出輸出輸出隨輸入電壓變化的影響輸出隨輸入電壓變化的影響 第29頁/共84頁2021-11-1830/84電路中需要的器件電路中需要的器件元器件類別元器件類別具體元器件具體元器件高壓器件高壓器件HV-LDMOS低壓器件低壓器件CMOS、Diode、NPN、PNP無源元件無源元件電阻、電容電阻、電容第30頁/共84頁2021-11-1831/84開關(guān)電源開關(guān)電源SPIC的的BCD工藝流程工藝流程 雙雙RESURF結(jié)構(gòu)（結(jié)構(gòu)（N-漂移區(qū)內(nèi)有漂移區(qū)內(nèi)有P-注入）橫向功率注入）橫向功率器器 件在導通電阻、擊穿電壓和安全工

16、作區(qū)等特性方面，件在導通電阻、擊穿電壓和安全工作區(qū)等特性方面， 要比單要比單RESURF結(jié)構(gòu)器件更有優(yōu)勢。結(jié)構(gòu)器件更有優(yōu)勢。 在常規(guī)在常規(guī)BiCMOS工藝基礎(chǔ)上，充分考慮光刻板、工工藝基礎(chǔ)上，充分考慮光刻板、工藝藝 步驟的兼容性，結(jié)合各種器件的特性，實現(xiàn)兼容步驟的兼容性，結(jié)合各種器件的特性，實現(xiàn)兼容700V 耐壓耐壓LDMOS的的BCD工藝。工藝。第31頁/共84頁2021-11-1832/84工藝流程工藝流程1、采用、采用100晶向晶向P型硅襯底型硅襯底(電阻率電阻率100.cm )，不做外，不做外延；延；2、N阱光刻、注入、退火；阱光刻、注入、退火； 掩掩膜版膜版1 磷注入磷注入, 2e1

17、2/cm2, E=80KeV, T=1200oC, t=550, N2、O2; 形成形成PMOSPMOS的的N N型襯底，功率型襯底，功率MOSFETMOSFET的漂移區(qū)，的漂移區(qū)，NPNNPN管的集電區(qū)，管的集電區(qū)，還有還有N N阱電阻，電容下極板。阱電阻，電容下極板。 第32頁/共84頁2021-11-1833/84工藝流程工藝流程3、淡硼、淡硼P-區(qū)光刻、注入、退火；區(qū)光刻、注入、退火； 掩膜版掩膜版2 硼注入硼注入, 1.5e12/cm2, E=50KeV, T=1200oC, t=20, N2、O2; 形成形成LDMOSLDMOS場區(qū)注入、場區(qū)注入、LDMOSLDMOS溝道注入、溝道

18、注入、NMOSNMOS的的P P型襯底調(diào)整、離子注型襯底調(diào)整、離子注入電阻、雙極晶體管淡基區(qū)。入電阻、雙極晶體管淡基區(qū)。第33頁/共84頁2021-11-1834/84工藝流程工藝流程4、有源區(qū)光刻；、有源區(qū)光刻； 掩膜版掩膜版3第34頁/共84頁2021-11-1835/84工藝流程工藝流程5、濃硼、濃硼P區(qū)光刻、注入、退火；區(qū)光刻、注入、退火； 掩膜版掩膜版4 硼注入硼注入, 3e14/cm2, E=50KeV；形成電容下極板周圍的環(huán)、高形成電容下極板周圍的環(huán)、高 管濃基區(qū)。管濃基區(qū)。第35頁/共84頁2021-11-1836/84工藝流程工藝流程6、柵氧化。、柵氧化。Dox=0.065u

19、M。T=1160oC, t=10 , O2, HCl;7、淀積多晶硅，多晶硅注入磷，多晶硅、淀積多晶硅，多晶硅注入磷，多晶硅Rs=15/。掩膜掩膜版版5 5 第36頁/共84頁2021-11-1837/84工藝流程工藝流程8、PMOS源、漏光刻，源、漏光刻， 6.5e15/cm2, E=80KeV； 掩膜版掩膜版6 形成形成PMOSPMOS源、漏區(qū)，源、漏區(qū)，P P型有源區(qū)接地，晶體管基區(qū)歐姆接觸。型有源區(qū)接地，晶體管基區(qū)歐姆接觸。第37頁/共84頁2021-11-1838/84工藝流程工藝流程9、NMOS源、漏光刻，源、漏光刻， 5e16/cm2, E=80KeV, T=850oC, t=1

20、0; 掩膜掩膜版版7 形成形成PMOSPMOS源、漏區(qū)，源、漏區(qū)，P P型有源區(qū)接地，晶體管基區(qū)歐姆接觸。型有源區(qū)接地，晶體管基區(qū)歐姆接觸。第38頁/共84頁2021-11-1839/84工藝流程工藝流程10、引線孔光刻、引線孔光刻; 掩膜版掩膜版8 第39頁/共84頁2021-11-1840/84工藝流程工藝流程11、鋁淀積、鋁淀積; 掩膜版掩膜版9 12、PAD; 掩膜版掩膜版10 第40頁/共84頁2021-11-1841/84開關(guān)電源開關(guān)電源SPIC的版圖設(shè)計的版圖設(shè)計 芯片面積：芯片面積：3mm2mm最小線寬：最小線寬：3m第41頁/共84頁2021-11-1842/84版圖檢查版圖

21、檢查第42頁/共84頁2021-11-1843/84版圖檢查版圖檢查工藝層次的定義：工藝層次的定義：第43頁/共84頁2021-11-1844/84 版圖檢查版圖檢查第44頁/共84頁2021-11-1845/84版圖檢查版圖檢查 DRC文件文件第45頁/共84頁2021-11-1846/84版圖檢查版圖檢查 Extract文件文件第46頁/共84頁2021-11-1847/84版圖檢查版圖檢查 LVS文件文件第47頁/共84頁2021-11-1848/81熒光燈驅(qū)動熒光燈驅(qū)動SPIC設(shè)計實例設(shè)計實例 高頻照明原理及電子鎮(zhèn)流器高頻照明原理及電子鎮(zhèn)流器IC 熒光燈驅(qū)動熒光燈驅(qū)動SPIC模塊電路模

22、塊電路 熒光燈驅(qū)動熒光燈驅(qū)動SPIC的的BCD工藝流程工藝流程 熒光燈驅(qū)動熒光燈驅(qū)動SPIC的版圖設(shè)計的版圖設(shè)計 第48頁/共84頁2021-11-1849/81高頻照明原理高頻照明原理 高頻照明利用高頻鎮(zhèn)流器控制對熒光燈燈絲預熱，當燈絲預高頻照明利用高頻鎮(zhèn)流器控制對熒光燈燈絲預熱，當燈絲預熱充熱充 分后再利用諧振回路諧振產(chǎn)生的高壓來啟輝燈管，最后仍分后再利用諧振回路諧振產(chǎn)生的高壓來啟輝燈管，最后仍然通過然通過 鎮(zhèn)流器控制燈電路工作在高頻下（一般是幾十鎮(zhèn)流器控制燈電路工作在高頻下（一般是幾十kHz）以保持）以保持燈管的正常工作。燈管的正常工作。 高頻鎮(zhèn)流器高頻鎮(zhèn)流器IC中預熱、啟動時間都可以控

23、制，而且一次性啟中預熱、啟動時間都可以控制，而且一次性啟輝，輝， 高頻運行時陰極的溫度較低，陰極降落幾乎為零，并且還高頻運行時陰極的溫度較低，陰極降落幾乎為零，并且還可以通可以通 過過IC設(shè)計來處理燈的異常工作狀態(tài)，這些特點都可以延長設(shè)計來處理燈的異常工作狀態(tài)，這些特點都可以延長燈管的燈管的 壽命。壽命。 第49頁/共84頁2021-11-1850/81電子鎮(zhèn)流器電子鎮(zhèn)流器ICUBA2014半橋驅(qū)動半橋驅(qū)動第50頁/共84頁2021-11-1851/81UBA2014特點特點 預熱時間可調(diào)預熱時間可調(diào) 電流型控制工作電流型控制工作 一次性啟輝一次性啟輝 自適應(yīng)死區(qū)時間控制自適應(yīng)死區(qū)時間控制 集

24、成電位上浮功能集成電位上浮功能 防燈失效及無燈管模式防燈失效及無燈管模式 可調(diào)光至可調(diào)光至10%等等第51頁/共84頁2021-11-1852/81UBA2014管腳和封裝管腳和封裝第52頁/共84頁2021-11-1853/81UBA2014工作狀態(tài)工作狀態(tài) 芯片工作時可分為以下幾個過程狀態(tài)：芯片工作時可分為以下幾個過程狀態(tài)： 啟動啟動 預熱預熱 起輝起輝 點亮點亮 燈失效燈失效第53頁/共84頁2021-11-1854/81UBA2014工作狀態(tài)工作狀態(tài)啟動啟動啟動電阻啟動電阻啟動電容啟動電容 當當VDD的電壓值到達啟動門限（典型值的電壓值到達啟動門限（典型值: 13v）時，電路開始工作，

25、內(nèi)部振蕩器在最高頻率）時，電路開始工作，內(nèi)部振蕩器在最高頻率(100 kHz)開始起振；啟動狀態(tài)下，高端功率開始起振；啟動狀態(tài)下，高端功率MOS管和低端功率管和低端功率MOS管都處于不導通的狀態(tài)。管都處于不導通的狀態(tài)。第54頁/共84頁2021-11-1855/84UBA2014工作狀態(tài)工作狀態(tài)預熱預熱 在預熱狀態(tài)下，大電流通過燈絲預熱，燈絲發(fā)射大量的電子，允許在較低在預熱狀態(tài)下，大電流通過燈絲預熱，燈絲發(fā)射大量的電子，允許在較低 的電壓下，觸發(fā)點亮燈絲，減少對的電壓下，觸發(fā)點亮燈絲，減少對燈絲的損傷，防止燈管發(fā)黑，有利于延長燈管壽命。燈絲的損傷，防止燈管發(fā)黑，有利于延長燈管壽命。PCS電壓上

26、升電壓上升 PCS電壓超過電壓超過0.6V時，預熱電流感應(yīng)器輸出電流對時，預熱電流感應(yīng)器輸出電流對CSW的電容充電，使電路頻率基本穩(wěn)定在的電容充電，使電路頻率基本穩(wěn)定在55kHz左右。左右。 第55頁/共84頁2021-11-1856/81UBA2014工作狀態(tài)工作狀態(tài)起輝起輝 預熱過后，電路進入起輝狀態(tài)，內(nèi)部的固定電流會持續(xù)對預熱過后，電路進入起輝狀態(tài)，內(nèi)部的固定電流會持續(xù)對CSW充電。電路頻率以較低的速率下降。充電。電路頻率以較低的速率下降。 與燈管并聯(lián)的啟動電容與燈管并聯(lián)的啟動電容C22上的電壓隨頻率的下降而上升，一旦頻率下降到接近半橋負載的串聯(lián)諧上的電壓隨頻率的下降而上升，一旦頻率下降

27、到接近半橋負載的串聯(lián)諧振頻率，在燈管上就會產(chǎn)生較大的電壓（大于振頻率，在燈管上就會產(chǎn)生較大的電壓（大于450V ）使燈管啟跳點亮。）使燈管啟跳點亮。第56頁/共84頁2021-11-1857/81UBA2014工作狀態(tài)工作狀態(tài)點亮點亮 當頻率到達最小值后，電路進入點亮狀態(tài)。燈一旦被點亮，當頻率到達最小值后，電路進入點亮狀態(tài)。燈一旦被點亮，LC串聯(lián)電路則失諧，燈管兩端電壓為串聯(lián)電路則失諧，燈管兩端電壓為100V左右。這時平均電流檢測電路（左右。這時平均電流檢測電路（ACS）開始工作。一旦電阻）開始工作。一旦電阻R14上的平均電壓到達參考電平時，上的平均電壓到達參考電平時，ACS電路將會通過對電路

28、將會通過對CSW上的電容充放電來反饋控制頻率，進而控制燈電流和燈的亮度。上的電容充放電來反饋控制頻率，進而控制燈電流和燈的亮度。第57頁/共84頁2021-11-1858/810.81 V1.49 V正常啟輝時的波形正常啟輝時的波形第58頁/共84頁2021-11-1859/81燈失效模燈失效模1、失效在啟輝狀態(tài)、失效在啟輝狀態(tài) 燈并沒有點亮，燈并沒有點亮，LVS腳電壓持續(xù)上升。腳電壓持續(xù)上升。 電路將停止振蕩并強電路將停止振蕩并強制進入低功耗模式。制進入低功耗模式。 只有當電源電壓下降只有當電源電壓下降到一定值后電路才會被重到一定值后電路才會被重置。置。第59頁/共84頁2021-11-18

29、60/81燈失效模燈失效模2、失效在點亮狀態(tài)、失效在點亮狀態(tài) 在正常工作時，燈突在正常工作時，燈突然失效然失效 ，使電路重新進入，使電路重新進入啟輝狀態(tài)并且試圖重新啟啟輝狀態(tài)并且試圖重新啟輝點燈。輝點燈。 如果再次啟輝時間結(jié)如果再次啟輝時間結(jié)束后，電平仍然被箝置在束后，電平仍然被箝置在Vlamp（max），則表明），則表明啟輝失敗，電路將停止振啟輝失敗，電路將停止振蕩并強制進入低功耗模式。蕩并強制進入低功耗模式。 第60頁/共84頁2021-11-1861/81可調(diào)死區(qū)時間可調(diào)死區(qū)時間高壓功率管高壓功率管第61頁/共84頁2021-11-1862/81 可調(diào)死區(qū)時間可調(diào)死區(qū)時間第62頁/共84

30、頁2021-11-1863/81熒光燈驅(qū)動熒光燈驅(qū)動SPIC模塊電路模塊電路 UBA2014芯片是一塊耐高壓的半橋熒光芯片是一塊耐高壓的半橋熒光燈驅(qū)燈驅(qū)動芯片，主要可分為偏置及基準電路、方波及動芯片，主要可分為偏置及基準電路、方波及鋸鋸齒波發(fā)生器、遲滯比較器、齒波發(fā)生器、遲滯比較器、 5V模擬（數(shù)字）模擬（數(shù)字）電電源生成電路、壓控信號產(chǎn)生及調(diào)光電路、自適源生成電路、壓控信號產(chǎn)生及調(diào)光電路、自適應(yīng)應(yīng)死區(qū)時間電路、自舉電路、電平移位及高端邏死區(qū)時間電路、自舉電路、電平移位及高端邏輯輯電路等模塊。電路等模塊。第63頁/共84頁2021-11-1864/81主偏置及基準電路主偏置及基準電路M6VDD

31、2M3M4R31.25VgeneratorM2C3C1shielding_biasC2Q11Q10R1M5M7Q9Q2Q81:2R4Q4Vbias(out)Q5M10Q1M1R5M9startup_signalR2Q7M8Q3Q6第64頁/共84頁2021-11-1865/812.5V緩沖基準源緩沖基準源1.49VQ82.5VM4R3Q13M16M2C1Q1Q7Q9VDD2VDD1Q5Q11C3R6R1Q14Q15M3Q16Q3M6R2Q12Q4M9M8C2Vbias1M15Q6M120.6VM5VrefM13M14M10Q20.81VR5M18Vbias2M17Q10M7M1M11Vref(

32、1.25v)R4Q17R1R2VCCoutputQ1+A-BVref第65頁/共84頁2021-11-1866/81電流基準電路電流基準電路Vbias(in)R4M11Q2R2Q1R1M3M2M5M10RextR5Q4VDD1Vbias(out)M8M4M1Q5R3Vref(2.5)C2M9Q3IrefQ6M7M6C1這款電路全部采用的是電流模的方式來提供這款電路全部采用的是電流模的方式來提供偏置。這樣做的好處是：電壓值通過導線進偏置。這樣做的好處是：電壓值通過導線進行遠距離傳輸時，由于導線上存在的小電阻行遠距離傳輸時，由于導線上存在的小電阻會使電壓值產(chǎn)生誤差。會使電壓值產(chǎn)生誤差。 第66頁/

33、共84頁2021-11-1867/81方波形發(fā)生器方波形發(fā)生器 M10M13M6M17M9M11pulseVDD1M2M15M8M18M4CextM3M5VbiasM16M12CTM1CT放電信號M14啟動信號M7產(chǎn)生的方波周期為產(chǎn)生的方波周期為260ms。該方波用作定時器脈沖，該方波用作定時器脈沖，以確定啟輝時間（一個周期）以確定啟輝時間（一個周期）和預熱時間（七個周期）。和預熱時間（七個周期）。 寬長比很大，可以寬長比很大，可以以以1mA的電流泄放的電流泄放，進而使定時器停，進而使定時器停止振蕩。止振蕩。 第67頁/共84頁2021-11-1868/81頻率可調(diào)鋸齒波發(fā)生器頻率可調(diào)鋸齒波發(fā)

34、生器M16M19M37Q4M14M32M23M8Q3M2主驅(qū)動波形M17最大死區(qū)時間限制M26CFM30M7Q2M28M33M34M24M3M10M40R1M12Vbias1Vbias2M22M35M36CF充電電流控制信號M1C1M29R3M15M25M9M27M20M38M61.25伏基準電壓A11Monday, February 09, 2004TitleSizeDocument NumberRevDate:Sheetof啟動信號M18M392.5伏基準電壓first_stroke_controlM21M11VDD1M4M31Q1R2M13M5Vbias3CextCF充電電流充電電流 控

35、制信號控制信號2.5V1. 初始狀態(tài)下，充電電流由初始狀態(tài)下，充電電流由Q1決定。決定。Q2基極電基極電壓壓 逐漸上升；逐漸上升；2. Q2基極電壓達到基極電壓達到2.5V之前，之前，M40始終關(guān)閉，充始終關(guān)閉，充 電狀態(tài)保持不變；電狀態(tài)保持不變；3. Q2基極電壓達到基極電壓達到2.5V時，時，M40開啟，泄放開啟，泄放Cext 電流，完成一個鋸齒波周期。電流，完成一個鋸齒波周期。充電電流調(diào)節(jié)充電電流調(diào)節(jié)第68頁/共84頁2021-11-1869/81壓控信號產(chǎn)生及調(diào)光電路壓控信號產(chǎn)生及調(diào)光電路VDD1M7M5M16M2M12Q3M20Vbias1調(diào)光使能端M19CSWM25Q7CSW箝位輸

36、出信號M17M23跳頻控制CS-Q8CextM18M24M10Q4Q6M0M13Q1AM14M28M15CSW充電控制M22M26M21M27Q9Vbias2CSW放電控制CS+CSW箝位輸入信號M1Q5M9BM6M4M8Q2M11M3CSW外接電容外接電容CSW放電放電 控制控制CSW充電充電 控制控制CSW鉗位輸出信號鉗位輸出信號CSW鉗位輸入信號鉗位輸入信號跳頻控制跳頻控制調(diào)光使能端調(diào)光使能端第69頁/共84頁2021-11-1870/81壓控信號產(chǎn)生及調(diào)光電路壓控信號產(chǎn)生及調(diào)光電路VbiasQ13M30M37到達底頻信號M41Q14M40R2M31M36M32M39M35M33CF充電

37、電流控制信號Q10Q11M38M42R1M34CSW箝位輸出信號CSW箝位輸入信號M29Q12VDD1CSW鉗位輸出信號鉗位輸出信號CSW鉗位輸入信號鉗位輸入信號CF充電電流控制信充電電流控制信號號控制控制M40的柵極的柵極電壓電壓 調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)CF第70頁/共84頁2021-11-1871/81自適應(yīng)死區(qū)時間電路自適應(yīng)死區(qū)時間電路 Q4Q9Q3M9VbiasM16M7M15M8M10PCSM17M6M3Q2ACMQ8ACM輸出之一M12Q7低通濾波器低通濾波器M13Q5M2PCS檢測輸出M14M18M11ACM輸出之二0.6V基準電壓Q1M1M5M4VDD2Q6低通濾波器確定預熱時間確定預熱時間

38、第71頁/共84頁2021-11-1870/81自舉電路自舉電路 當電路開始起振時，下管首先當電路開始起振時，下管首先開開啟，而上管則處于關(guān)閉狀態(tài)。啟，而上管則處于關(guān)閉狀態(tài)。Vs通通過二極管對自舉電容過二極管對自舉電容Cboot充電到充電到VsVDboot。接下來，下管關(guān)閉，。接下來，下管關(guān)閉，上上管開啟，管開啟，Vout端被拉至端被拉至HV。由于。由于自自舉電容兩端電壓不能突變，舉電容兩端電壓不能突變，Vboot=HV+VsVDboot。這樣。這樣就得就得到了為上管提供柵壓驅(qū)動邏輯所到了為上管提供柵壓驅(qū)動邏輯所需的需的高端電壓。高端電壓。 第72頁/共84頁2021-11-1871/81自舉

39、電路自舉電路片內(nèi)集成自舉電路片內(nèi)集成自舉電路 第73頁/共84頁2021-11-1872/81電平移位及高端邏輯電路電平移位及高端邏輯電路LDMOS100ns 第74頁/共84頁2021-11-1873/81電平移位及高端邏輯電路電平移位及高端邏輯電路高壓隔離區(qū)域剖面圖高壓隔離區(qū)域剖面圖 第75頁/共84頁2021-11-1874/81電平移位及高端邏輯電路電平移位及高端邏輯電路 M23M28M5M25M8M10高端邏輯輸入之一R3D1M9M22M13M27M26M17Q1SHM4LDMOSR4M2R2M18M21M19R1GHVDD2M20M7M12M6M15M14D2M24M16Q2FVDDR6M3LDMOSM11R5高端邏輯輸入之二M1高端欠壓檢測電路高端欠壓檢測電路 第76頁/共84頁2021-11-1875/81熒光燈驅(qū)動熒光燈驅(qū)動SPIC的的BCD工藝工藝 整塊芯片使用的是整塊芯片使用的是P型外延的