Смекни!
smekni.com
Коммуникации и связь

Проектирование управляющей ИМС для импульсных источников питания по типу TDA16846 (стр. 7 из 11)

1 – Сигнал на S входе триггера;

2 – Сигнал на R входе триггера;

3 – Выходной сигнал.

Рисунок 3.10 – Диаграмма работы RS - триггера.

Рассмотрим функционирование блока управляющего напряжения BCV. Он предназначен для автоматического выбора того или иного управляющего напряжения. Посредством этого блока напряжение управления на схему ИМС поступает либо с вывода 4 либо с вывода 5 ИМС (см. структурную схему приложение А). Когда оптопара к выводу 5 не подключена, на один из входов рассматриваемого блока через резистор подается опорное напряжение с источника REF. На другой вход BCV подается управляющее напряжение, не превышающее порога 5В. Таким образом, на выходе блока имеется напряжение управления, поступающее с вывода 4 ИМС. Когда же оптопара подключена, напряжение на том выводе блока, где было 5В падает ниже минимального уровня управляющего напряжения с вывода 4, и BCVвыдает на выходе управляющее напряжение с вывода 5 ИМС. Подводя итог можно сказать что блок BCV поставляет на схему то управляющее напряжение которое имеет в данный момент более низкий потенциал.

Схема электрическая принципиальная блока управляющего напряжения приведена на рисунке 3.11.

Для моделирования подаем сигналы не совсем реальные, но при которых можно убедиться в надлежащем функционировании данного блока. Диаграммы работы блока BCV приведены на рисунке 3.12.

Рисунок 3.11 - Схема электрическая принципиальная буфера управляющего напряжения (BCV).


1 – управляющее напряжение 1;

2 – управляющее напряжение 2;

3 – выходной сигнал.

Рисунок 3.12 – Диаграммы работы буфера управляющего напряжения.

Промоделируем динамику работы всей схемы электрической принципиальной (приложение В). Реальный анализ схемы в составе импульсного источника питания в программе проектирования электронных схем не возможен ввиду использования с схеме импульсного трансформатора, модель которого в данной программе отсутствует. Ввиду этого будем оценивать не реальные сигналы а лишь их поведение при различных условиях.

Как уже отмечалось выше одна из основных функций ИМС TDA16846 – зависимость частоты выходного сигнала от мощности нагрузки. Для наглядности покажем диаграммы выходного сигнала в зависимости от мощности нагрузки ИМС в составе ИИП приведенные в технической информации на микросхему (рисунок 3.13) [4].


Рисунок 3.13 – Диаграммы сигналов на входе 3 (а, в) и на выходе ИМС (б, г), для режимов большой и малой мощности нагрузки соответственно.

Как видно из рисунка 3.13 при уменьшении мощности нагрузки увеличивается число нулевых пересечений по выводу 3 ИМС из ва чего и происходит изменение частоты выходного импульса.

Для моделирования данной функции на вход детектора перехода через ноль подаем сначала синусоидальный сигнал, с какой то частотой и получаем сигнал на выходе ИМС (рисунок Д1), потом подаем тот же сигнал с большей частотой и получаем сигнал на выходе ИМС (рисунок Д2).

Сравнивая диаграммы на рисунках Д1 и Д2 можно сделать вывод, что сигналы по своему поведению сопоставимы с приведенными на рисунке 3.13, следовательно ИМС выполняет данную функцию.


4 Разработка физической структуры кристалла и технологического маршлута изготовления ИМС

Схема электрическая принципиальная разработана на основе биполярных транзисторов. Поэтому примем структуру кристалла изготовляемую по стандартной эпитаксиально – плонарной биполярной техпологии.

Для уменьшения площади кристалла ИМС в структуре предусмотреим двустороннюю разделительную диффузию. Для создания конденсаторов на основе МДП структуры необходимо предусмотреть наличие слоя Si3N4 под металической обкладкой.

В исходном кристалле TDA16846 имеется слой поликремния на котором выполнены большинство резисторов схемы, Так как ИМС проектируется для изготовления ее на предприятии ОАО Орбита, где отсутствует отработанная технология изготовления резисторов на поликремнии, то в структуру кристалла включим специальный резистивный слой,который представляет из себя слой p- типа проводимомти с поверхностным сопротивлением 700 Ом/ڤ.

При разработке физической структуры также необходимо учитывать что изготавливаться данная ИМС будет на предприятии ОАО “Орбита”. Поэтому будем придерживаться тех параметров структуры которые наиболее отработана на предприятии и хорошо конролируются.

Изобразим структуру кристалла разработанную с учетом вышеперечисленных особенностей. Так как самый сложный элемент структуры транзистор, то приведем структуру n-p-n и p-n-p– транзисторов Чтобы отобразить все слои структуры ИМС покажем также МДП конденсатор и резистор на резистивном слое. (рисунок 4.1).


1,2 – выводы резистора;

3,4,5 – выводы конденсатора.

Рисунок 4.1 – Физическая структура ИМС, а) n-p-n транзистор и резистор на резисторном слое, б) p-n-p транзистор и МДП конденсатор.

В состав ИМС входят следующие элементы:

а) NPN - транзисторы;

б) PNP - транзисторы горизонтальные;

в) резисторы на базовом слое;

г) резисторы на резисторном слое;

д) МДП- конденсаторы.

Используя данные о всех элементах используемых в схеме ИМС и слоях необходимых для создания данных элементов разработаем технологический маршрут изготовления ИМС.

Технологический маршрут изготовления ИМС

Исходный материал КДБ 10 (111)

Окисление

ФЛ “N+скр. слой”

ЖХТ +снятие Ф/Р.

Травление микрорельефа.

Диффузия сурьмы, 2 стадии.

Окисление 0,3 мкм.

ФЛ “Р+скр. слой”

И.Л. бора+отжиг.

Эпитаксия 10 мкм.

Окисление 0,3 мкм.

Травление SiO2.

Окисление 0,3 мкм.

Диффузия n+ - вертикального слоя.

Окисление 0,35 мкм.

ФЛ резисторный слой.

И.Л. резисторный слой.

Отжиг резисторного слоя.

ФЛ Базовый слой.

ИЛ Базовый слой

Отжиг базы.

ФЛ Эмиттерный слой.

Осаждение фосфора (1-я стадия).

Диффузия эмиттера (2-я стадия).

Осаждение Si3N4.

ФЛ Контактные окна.

ПХТ Контактные окна.

Подгонка Вст., контроль Вст.

Напыление Al-Si; 0,5 мкм.

ФЛ. “Ме-1” + ЖХТ

Осаждение ИД

ФЛ. ИД + ПХТ. ИД

Напыление “Ме-2” - Al-Si1,2 мкм.

ФЛ “Ме-2” + ЖХТ. “Ме-2”.

Осаждение пассивирующего диэлектрика

ФЛ пассивации + ЖХТ.

Вплавление + контроль ВАХ.

Параметры разработанной физической структуры ИМС приведены в таблице 4.1.

Таблица 4.1 - Параметры физической структуры

Слой № лито-графии Область структуры Параметр Единица измерения Значение
Mин. Тип. Мaк.
Н1 p- подложка <111> rv Ом´см – 10 –
Н2 1 n+ СС Rs Ом/кв. 15 20 25
Xj мкм 6.0 7.0 8.0
Н3 6 Р+ СС Rs* Ом/кв. 90 – 120
Xj мкм 3 – 6
H4 Эпитаксия Толщина Hэ мкм 9,0 10.0 11.0
repi Ом´см 2,1 2,3 2,5
H5 2 n+ вертикальный коллектор Rs Ом/кв. 4 – –
Xj мкм 6.0 7.0 8.0
Резисторный слой RsR Ом´см 700 1000 1300
Xj мкм – 0,5 –
Н6 6 База Rs* Ом/кв. 180 200 220
Xj мкм 2.2 2.3 2.4
H8 11 Эмиттер Rs Ом/кв 5 7 9
Xj мкм – – –
Н9 SiO2 :
N пленкой DSiO2 мкм – 0.3 –
Глубоким кол. D SiO2 мкм – 0.3 –
Разделением DSiO2 мкм – 0.3 –
Базовыми обл. D SiO2 мкм – 0.3 –
Эмиттерными обл. DSiO2 мкм – 0.3 –
Н10 Конд. диэл. Si3N4 D Si3N4 мкм 0,09 0,1 1,1
H11 12 Металл 1 AL+Si D Me1 мкм 0,5 0,6 0,7
H12 13 Изолирующий диэлектрик D SiO2 мкм – 0.3 –
H13 14 Металл 2 Al+Si D Me2 мкм – 1.2 –
H14 15 Пассивация DSiO2 мкм – 1 –

Основные электрические пареметры элементов разработанной ИМС приведены в таблице 4.2.

Таблица 4.2 - Электрические параметры элементов

Элементы Параметры Нижний предел Типовое Верхний предел
NPN транзисторSэм= 9´9 мкм2 Коэффициент усиления Iк=10мкA 100 150 200
Напряжение пробоя К-Э Iк=100 мкA 20 В – 30
Напряжение пробоя Э-Б Iэ=10мкA 6,2* В 6.5* В 6.8*В
Прямое напряжение Э-Б Iэ=50мкA 0,7 В 0.75 В 0.8 В
Напряжение пробоя К-Б Iк=10 мкA 40 В – 60
Напряжение пробоя К-П I=10 мкA 30 В – –
PNP транзистор латеральный Коэффициент усиления Iк=100мкA Uкэ=5В 30 – –
Напряжение пробоя К-Э Iк=10мкA 40 В* – –
Резисторы на базовом слое Поверхностное сопротивление 180Ом/кв 200 Ом/кв 220 Ом/кв
Резисторы на резисторном слое Поверхностное сопротивление 700*Ом/кв 1000* Ом/кв 1300* Ом/кв

5 Разработка топологии ИМС

 
назад
читать дальше
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
НАПИШИТЕ НАМ
Copyright © Smekni.com. All rigths reserved.