本文將以DC/DC降壓電源芯片為例詳細(xì)解說(shuō)一顆電源芯片的內(nèi)部設(shè)計(jì)，它和板級(jí)的線路設(shè)計(jì)有何異同？芯片內(nèi)部的參考電壓又被稱為帶隙基準(zhǔn)電壓，值為1.2V左右。同時(shí)開(kāi)關(guān)電源的基本原理是利用pWM方波來(lái)驅(qū)動(dòng)功率MOS管。

這是一顆電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片的內(nèi)部版圖（類比如pCB的LayOut）顏色是根據(jù)不同材質(zhì)結(jié)構(gòu)染的色。

可以看到芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)也和pCB設(shè)計(jì)一樣，模塊結(jié)構(gòu)布局清晰明了，接下來(lái)我們看看芯片的內(nèi)部線路圖是如何設(shè)計(jì)的，和板級(jí)的線路設(shè)計(jì)有何異同。以TI的一顆常用芯片LM2675為例，打開(kāi)DataSheet，首先看框圖：

這個(gè)圖包含了電源芯片的內(nèi)部全部單元模塊，BUCK結(jié)構(gòu)我們已經(jīng)很理解了，這個(gè)芯片的主要功能是實(shí)現(xiàn)對(duì)MOS管的驅(qū)動(dòng)，并通過(guò)FB腳檢測(cè)輸出狀態(tài)來(lái)形成環(huán)路控制pWM驅(qū)動(dòng)功率MOS管，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓或者恒流輸出。這是一個(gè)非同步模式電源，即續(xù)流器件為外部二極管，而不是內(nèi)部MOS管。

類似于板級(jí)電路設(shè)計(jì)的基準(zhǔn)電源，芯片內(nèi)部基準(zhǔn)電壓為芯片其他電路提供穩(wěn)定的參考電壓。這個(gè)基準(zhǔn)電壓要求高精度、穩(wěn)定性好、溫漂小。芯片內(nèi)部的參考電壓又被稱為帶隙基準(zhǔn)電壓，因?yàn)檫@個(gè)電壓值和硅的帶隙電壓相近，因此被稱為帶隙基準(zhǔn)。這個(gè)值為1.2V左右，如下圖的一種結(jié)構(gòu)：

這里要回到課本講公式，pN結(jié)的電流和電壓公式：

可以看出是指數(shù)關(guān)系，Is是反向飽和漏電流（即pN結(jié)因?yàn)樯僮悠圃斐傻穆╇娏鳎?。這個(gè)電流和pN結(jié)的面積成正比！即Is-》S。

如此就可以推導(dǎo)出Vbe=VT*ln（Ic/Is）！

回到上圖，由運(yùn)放分析VX=VY，那么就是I1*R1+Vbe1=Vbe2，這樣可得：I1=△Vbe/R1，而且因?yàn)镸3和M4的柵極電壓相同，因此電流I1=I2，所以推導(dǎo)出公式：I1=I2=VT*ln（N/R1）N是Q1Q2的pN結(jié)面積之比！

這樣我們最后得到基準(zhǔn)Vref=I2*R2+Vbe2，關(guān)鍵點(diǎn)：I1是正溫度系數(shù)的，而Vbe是負(fù)溫度系數(shù)的，再通過(guò)N值調(diào)節(jié)一下，可是實(shí)現(xiàn)很好的溫度補(bǔ)償！得到穩(wěn)定的基準(zhǔn)電壓。N一般業(yè)界按照8設(shè)計(jì)，要想實(shí)現(xiàn)零溫度系數(shù)，根據(jù)公式推算出Vref=Vbe2+17.2*VT，所以大概在1.2V左右的，目前在低壓領(lǐng)域可以實(shí)現(xiàn)小于1V的基準(zhǔn)，而且除了溫度系數(shù)還有電源紋波抑制pSRR等問(wèn)題，限于水平?jīng)]法深入了。最后的簡(jiǎn)圖就是這樣，運(yùn)放的設(shè)計(jì)當(dāng)然也非常講究：

如圖溫度特性仿真：

技術(shù)專區(qū)慕展上，世強(qiáng)帶來(lái)的SiC、GaN、三電平讓你的效率直達(dá)最high點(diǎn)如何利用二級(jí)輸出濾波器防止開(kāi)關(guān)電源噪聲陶瓷垂直貼裝封裝(CVMp)的焊接注意事項(xiàng)及布局DC-DC轉(zhuǎn)換器的平均小信號(hào)數(shù)學(xué)建模及環(huán)路補(bǔ)償設(shè)計(jì)常用基準(zhǔn)穩(wěn)壓電源產(chǎn)生辦法有哪些？