电源管理芯片仿真与验证实战
30章 · 实战课程
⚡ LDO / DC-DC / Charge Pump
📊 Cadence · HSPICE
🔬 仿真 · 测试 · 建模
01
电源管理芯片概述
基础
PMIC定义、分类（LDO、DC-DC、Charge Pump）、应用场景（消费电子、汽车、工业）、市场趋势。
02
LDO线性稳压器原理
核心
工作原理、关键指标（Dropout电压、PSRR、噪声、静态电流）、典型架构（PMOS/NMOS LDO）。
03
DC-DC降压转换器（Buck）原理
核心
Buck拓扑结构、PWM/PFM调制模式、电感与电容选型、效率计算。
04
DC-DC升压转换器（Boost）原理
核心
Boost拓扑结构、工作模式（CCM/DCM）、环路稳定性、启动电路设计。
05
DC-DC升降压转换器（Buck-Boost）原理
进阶
四种开关管拓扑、单电感/双电感方案、模式切换（Buck/Boost/Buck-Boost）。
06
电荷泵（Charge Pump）原理
进阶
倍压/反压拓扑、开关电容网络、飞电容选型、纹波抑制技术。
07
电源管理芯片关键指标
基础
线性调整率、负载调整率、效率、纹波、瞬态响应、启动时间、关断电流。
08
仿真工具入门（Cadence Spectre）
工具
ADE L/XL/Explorer环境搭建、模型库配置、DC/AC/Transient仿真设置。
09
仿真工具入门（Synopsys FineSim/HSPICE）
工具
HSPICE网表语法、FineSim多核加速、波形查看（CosmosScope）。
10
LDO仿真验证（一）
实战
DC仿真（线性调整率、负载调整率、Dropout电压）、AC仿真（PSRR、环路增益与相位裕度）。
11
LDO仿真验证（二）
实战
瞬态仿真（负载跳变、线性跳变、启动波形）、噪声仿真（1/f噪声、热噪声）、蒙特卡洛分析。
12
Buck转换器仿真验证（一）
实战
稳态仿真（电感电流、输出电压纹波）、负载瞬态仿真（下冲/过冲、恢复时间）。
13
Buck转换器仿真验证（二）
实战
AC仿真（控制环路增益/相位）、PWM斜坡补偿验证、效率曲线仿真（不同负载电流）。
14
Boost转换器仿真验证
实战
右半平面零点影响、斜坡补偿验证、启动冲击电流仿真、输出过压保护验证。
15
Buck-Boost转换器仿真验证
实战
模式切换瞬态（Buck->Boost）、四开关管时序验证、死区时间优化仿真。
16
电荷泵仿真验证
实战
开关导通电阻影响、飞电容充放电波形、输出纹波与负载关系、效率仿真。
17
保护电路仿真验证
实战
过流保护（OCP）响应时间、过温保护（OTP）阈值、欠压锁定（UVLO）迟滞、软启动（Soft Start）波形。
18
系统级仿真（Top-Level Simulation）
进阶
PMIC系统架构集成、数字控制逻辑协同仿真（AMS/Verilog-AMS）、上电时序验证。
19
后仿真（Post-Layout Simulation）
进阶
寄生参数提取（RC/RCC）、后仿网表生成、前仿与后仿结果对比、关键路径分析。
20
蒙特卡洛与工艺角仿真
进阶
工艺角（TT/FF/SS/FS/SF）覆盖、失配分析（Mismatch）、良率估计、统计模型使用。
21
可靠性仿真
高阶
电迁移（EM）检查、IR Drop分析、自热效应（Self-Heating）仿真、ESD仿真简介。
22
测试方案设计
实战
测试项清单（DC/AC/Transient）、测试负载板（DUT Board）设计要点、自动化测试脚本（Python/Perl）。
23
实验室测试与仿真对标
实战
示波器/万用表/电子负载使用、实测波形与仿真波形对比、偏差分析与模型校准。
24
电源管理芯片建模（Verilog-AMS/MAST）
高阶
行为级模型编写、理想开关模型、效率模型、用于系统仿真的简化模型。
25
数字控制逻辑验证
高阶
数字状态机仿真、PWM调制器数字实现、I2C/SPI接口验证、寄存器读写测试。
26
电磁兼容性（EMC）仿真
高阶
传导发射（CE）仿真、辐射发射（RE）仿真、开关节点振铃抑制、Snubber电路设计。
27
热仿真与热管理
高阶
芯片热模型（RC热网络）、结温计算、散热片设计、热仿真与实测对标。
28
电源管理芯片失效分析
高阶
常见失效模式（过压击穿、电感饱和、环路振荡）、FMEA分析、Debug流程。
29
典型应用案例（一）：手机PMIC设计
案例
多路LDO+Buck集成、动态电压调节（DVS）、低功耗模式。
30
典型应用案例（二）：汽车级PMIC设计
案例
AEC-Q100认证要求、功能安全（ISO 26262）、宽输入电压范围设计。