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研究生: 田浩倫
Hao-Luen Tain
論文名稱: 應用切換式電源供應器之新式智慧型功率晶片
A new intelligent power chip for switched mode power supply
指導教授: 徐清祥
Charles Ching-Hsiang Hsu
口試委員:
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 電機資訊學院 - 電子工程研究所
Institute of Electronics Engineering
論文出版年: 2000
畢業學年度: 88
語文別: 中文
論文頁數: 126
中文關鍵詞: 智慧型功率晶片功率晶片智慧型功率元件模組功率元件模組自我啟動
外文關鍵詞: intelligent power chip, power chip, intelligent power device module, power device module, self powering
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  • 切換式電源供應器具有高轉換效率、小體積及能乘載較大範圍之功率密度等優點,故一直為目前工業界較為廣泛採用的設計模式,而功率晶片在其電路之中更是扮演了重要且不可缺少的角色。但目前做為切換開關之功率晶片的主要功用除了可耐高電壓與承載高電流,均較少有配備其他的功能。所以如何將周邊電路的功用整合至功率晶片之中,成為當前產學界開發的重要課題之一。本論文即是基於此目標提出新式的智慧型功率晶片,而設計此元件模組的目的,是希望在標準之垂直式雙擴散金氧半電晶體的製作流程下,製作出具有能耐高壓與乘載高電流之基本高功率開關特性並可提供切換式電源供應器之控制積體電路(Control IC)的啟動電源,且同時具有監控直流輸出、過流保護及過壓保護等功能之元件模組。論文中將闡述此智慧型功率晶片的觀念,並逐步描述其設計方法與流程。故在論文內容中,第一章先簡述本論文的研究動機與方向,第二章將一些與元件及電路相關之論文作一回顧,第三章介紹元件模組中各元件的結構與其操作原理,第四章將包含了本元件模組的製作流程、各元件與整體模組之模擬結果,並詳述根據其模擬結果所做的佈局設計,另外元件模組之高功率量測架構與積體電路之量測架構會列在第五章之內容當中,第六章則會詳述其量測結果並作更進一步之分析與討論,最後,第七章將對本論文之研究內容作一完整結論。


    摘要 II 誌謝 III 目錄 IV 附圖目錄 VI 附表目錄 IX 第1章 緒論 1 第2章 回顧與發展 2 2.1 切換式直流電源供應積體電路與其智慧型開關之發展研究 2 2.2 垂直式雙擴散金氧半電晶體之發展 5 2.3 電流檢測元件之發展 7 2.4 靜態感應電晶體之發展 9 第3章 元件結構與操作原理 23 3.1 元件模組之結構 23 3.2 元件模組中各基本結構之操作原理 24 3.2.1 垂直式雙擴散金氧半場效電晶體(Vertical-Double Diffuse-MOSFET) 25 3.2.2 功率接面場效電晶體(Power Junction Field Effect Transistor) 26 3.2.3 箝位二極體之操作 28 3.3 智慧型功率元件模組之操作原理 29 第4章 元件模擬與佈局設計 42 4.1 元件模組之製作流程 42 4.2 元件特性之模擬結果 44 4.2.1 高功率雙擴散金氧半場效電晶體之模擬結果 44 4.2.2 高壓接面場效電晶體之模擬結果 46 4.3 元件模組之佈局設計 50 第5章 量測架構與量測方法 73 5.1 高壓量測與高電流量測之架構 73 5.2 高電壓與高電流量測之方式 74 第6章 結果與討論 79 6.1 功率晶片之量測結果 79 6.2 主切換功率元件特性的分析 79 6.3 電流檢測元件特性的分析 80 6.4 高壓電源轉換元件與箝位二極體特性之討論 82 6.4.1 高壓電源轉換元件特性之討論 82 6.4.2 高壓電源轉換元件對箝位二極體之影響 84 6.4.3 針對高壓電源轉換元件與箝位二極體所做之修正設計 85 6.4.4 修正高壓電源轉換元件與箝位二極體之結果討論 88 6.4.5 高壓電源轉換元件之應用設計模式 89 第7章 結 論 123 參考文獻 124

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