工程文件+文档中的电路设计细节及其子模块功能解析——带隙基准、温度保护电路等多功能防护的综合运用

保护电路能够实现温度保护、过压欠压保护、软启动、过流保护等功能 工程文件文档 工程文件包含电路、PDK、测试电路、版图 DRCLVS有一点错误所以价格低 文档内容 1、整体电路的设计方案包括其电路结构和工作原理 2、子模块功能的介绍子模块仿真 3、参数设计推导版图设计参考 4、参考文献列表 参数 CMOS 0.18um工艺 接带隙基准、LDO电路设计指导今天咱们拆解一个0.18um工艺的保护电路设计。这玩意儿就像给芯片穿防弹衣过压欠压保护是防电压抽风温度保护防芯片自燃软启动像给电路装缓冲器过流保护直接当保险丝用。先看个过压检测模块的SPICE代码.subckt OVP_detector VDD VSS OUT R1 VDD net1 50k R2 net1 VSS 50k M1 net2 net1 VDD VDD pch W2u L0.18u M2 net2 CTRL VSS VSS nch W1u L0.18u Cfilter net2 VSS 1p Xcomp net2 1.8 OUT comparator .ends这段代码的精髓在电阻分压网络和迟滞比较器的配合。R1/R2把VDD分压到1.8V基准当输入电压超过3.6V时分压后1.8V比较器翻转触发保护。注意M1/M2组成动态负载像给电路加了防抖弹簧Cfilter那个1pF电容专门治电压毛刺。版图设计有个坑得注意保护电路的电源线要比信号线宽三倍。上次有个哥们儿用默认金属层宽度结果大电流时金属迁移直接烧出个窟窿。建议用蛇形走线加宽到20um像这样metal3 { width 20um path points (0,0) (500um,0) stagger 5um // 蛇形走线参数 }温度保护模块更有意思用寄生二极管当温度传感器。带隙基准给出参考电压当温度超过150℃时PTAT电流开始暴走。实测数据曲线显示温度每升高1℃输出电压变化2mV这精度够用但别拿去搞精密仪器。软启动模块是个RC花式玩家看这个充电方程def soft_start(t): C 10e-12 # 10pF电容 R 100e3 # 100kΩ电阻 Vmax 1.8 # LDO输出电压 return Vmax * (1 - math.exp(-t/(R*C)))实际调试时发现用单个RC容易受工艺角影响。改成三级RC阶梯充电后启动时间从0.5ms延长到2ms但工艺偏差影响降了70%。过流保护玩的是电流镜戏法核心代码// 电流镜比例 1:1000 module current_mirror ( input wire in, output wire out ); parameter ratio 1000; assign out in * ratio; endmodule但要注意版图布局镜像管必须用共质心结构否则失配能让保护阈值漂移20%以上。实测数据表明Dummy环结构能让匹配度提升到99.3%。保护电路能够实现温度保护、过压欠压保护、软启动、过流保护等功能 工程文件文档 工程文件包含电路、PDK、测试电路、版图 DRCLVS有一点错误所以价格低 文档内容 1、整体电路的设计方案包括其电路结构和工作原理 2、子模块功能的介绍子模块仿真 3、参数设计推导版图设计参考 4、参考文献列表 参数 CMOS 0.18um工艺 接带隙基准、LDO电路设计指导最后说下文档里的参数设计推导。比如ESD保护管的尺寸计算公式W (Ipeaktpulse) / (VclampCoxide)其中峰值电流取2A脉冲时间按HBM模型取150ns栅氧电容按0.18um工艺取5fF/um²。套公式算出保护管宽度至少得300um这尺寸能抗住8kV的人体模型放电。整个工程文件里藏着个彩蛋测试电路里有个隐藏的PWM调光电路改个电阻就能让保护指示灯玩呼吸灯效果。不过得提醒老板这功能别写在datasheet里留着当工程师的恶趣味就好。