一種限頻控制混合集成電路的制作方法
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種限頻控制混合集成電路
[0001]
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及基于三氧化二鋁基板的全芯片錫焊工藝的限頻控制混合集成電路，輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)穩(wěn)定，差分放大精度高、差分放大電路通過(guò)外接調(diào)整端實(shí)現(xiàn)增益可調(diào)，射隨電路將差分放大電路與比較電路進(jìn)行隔離，圖騰柱驅(qū)動(dòng)輸出電路提供驅(qū)動(dòng)電流輸出驅(qū)動(dòng)電流600mA,信號(hào)占空比隨外接反饋信號(hào)可連續(xù)調(diào)節(jié)0~100%，是一種滿(mǎn)足太空環(huán)境長(zhǎng)期可靠使用的混合集成電路。
【背景技術(shù)】
[0003]在空間系統(tǒng)中，由于電源的系統(tǒng)的管理要求越來(lái)越高，系統(tǒng)的工作時(shí)間越來(lái)越長(zhǎng)，需要的電路體積越來(lái)越小，電路的可靠性要求越來(lái)越高，電路的長(zhǎng)期可靠壽命也越來(lái)越高，并且要求電路的體積小，工作穩(wěn)定，同時(shí)具有抗電離輻射、抗單粒子輻射。
[0004]限頻控制電路可以提供控制信號(hào)給功率模塊，對(duì)電源系統(tǒng)進(jìn)行管理，可以根據(jù)系統(tǒng)要求，為功率模塊提供高電平控制信號(hào)，控制將多余電荷泄放至電源地，穩(wěn)定蓄電池電壓；當(dāng)限頻控制電路根據(jù)系統(tǒng)要求，為功率模塊提供低電平控制信號(hào)時(shí)，功率模塊則對(duì)蓄電池充電。因此，如何設(shè)計(jì)高可靠(抗空間惡劣環(huán)境、高效散熱、長(zhǎng)期工作)的限頻控制電路，成為本領(lǐng)域技術(shù)人員努力的方向。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的就是為了解決同類(lèi)產(chǎn)品體積大、可靠壽命達(dá)不到15年在軌工作的要求，提供一種可靠性高、工作壽命長(zhǎng)、抗空間各種輻射、限頻控制電路。具有使用靈活，通用性強(qiáng)的特點(diǎn)。
[0006]實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為:
一種限頻控制混合集成電路，其特征是，包括差分運(yùn)算電路、補(bǔ)償放大電路、遲滯比較器電路、圖騰柱驅(qū)動(dòng)輸出電路和基準(zhǔn)電壓電路；
差分運(yùn)算電路將外部的輸入控制信號(hào)進(jìn)行等比例放大輸出，差分運(yùn)算電路的輸出信號(hào)與第二基準(zhǔn)電壓經(jīng)補(bǔ)償放大電路補(bǔ)償放大后做為遲滯比較器電路的同相端輸入信號(hào)，第一基準(zhǔn)電壓做為遲滯比較器電路的反相端輸入信號(hào)；遲滯比較器電路輸出為占空比0 — 100%的PWM波形，該P(yáng)WM波形通過(guò)圖騰柱驅(qū)動(dòng)輸出電路后作為驅(qū)動(dòng)輸出端。
[0007]差分運(yùn)算電路包括第一運(yùn)算放大器、第二電阻、第三電阻、第四電阻、第五電阻、第三電容；
兩路輸入控制信號(hào)分別經(jīng)第二電阻、第三電阻連接至第一運(yùn)算放大器的反相輸入端和同相輸入端；第一運(yùn)算放大器的輸出端連接至差分采樣電路，同時(shí)經(jīng)第五電阻反饋至反相輸入端；第三電容和第四電阻并聯(lián)后連接到第一運(yùn)算放大器的同相輸入端與地之間。
[0008]補(bǔ)償放大電路包括第二運(yùn)放、第十五電阻、第十六電阻和外接的可調(diào)電阻； 差分運(yùn)算電路的輸出經(jīng)、第十六電阻連接至第二運(yùn)放的同相輸入端，基準(zhǔn)電壓電路輸出的第二基準(zhǔn)電壓經(jīng)第十五電阻連接至第二運(yùn)放的反相輸入端；第二運(yùn)放的輸出端連接至遲滯比較器電路；第二運(yùn)放的輸出端同時(shí)經(jīng)外接可調(diào)電阻反饋至第二運(yùn)放的反相輸入端。
[0009]第二運(yùn)放的同相輸入端外接可調(diào)電阻。
[0010]遲滯比較器電路包括第四比較器、第十七電阻、第十八電阻、第十九電阻、第二十電阻、第二i^一電阻、第二十二電阻、第十五電容、第十七電容、第十八電容和二極管；
補(bǔ)償放大電路經(jīng)第十八電阻連接至第四比較器的同相輸入端，基準(zhǔn)電壓電路輸出的第一基準(zhǔn)電壓經(jīng)第十七電阻連接至第四比較器的反相輸入端；第四比較器的同相輸入端、反相輸入端之間連接第十五電容；第四比較器的輸出端連接第二十二電阻，第二十二電阻另一端連接至圖騰柱驅(qū)動(dòng)輸出電路中，同時(shí)，第二十二電阻另一端還與二極管的負(fù)極相連接，二極管的正極接地；同時(shí)，第二十二電阻另一端經(jīng)第二十一電阻反饋至第四比較器的同相輸入端；第四比較器的負(fù)電源端經(jīng)第二十電阻接一12V電源，同時(shí)，第四比較器的負(fù)電源端經(jīng)第十八電容接地；第四比較器的正電源端經(jīng)第十九電阻接+12V電源，同時(shí)，第四比較器的正電源端經(jīng)第十七電容接地。
[0011]圖騰柱驅(qū)動(dòng)輸出電路包括第二三極管、第三三極管、第二十三電阻、第二十四電阻和第二十五電阻；
遲滯比較器電路的輸出端分別連接至第二三極管和第三三極管的基極，第二三極管、第三三極管的源極共接；第二三極管漏極經(jīng)第二十三電阻接+12V電源；第二三極管漏極經(jīng)第二十五電阻接地GND;第二三極管、第三三極管的源極共接點(diǎn)經(jīng)第二十四電阻連接至驅(qū)動(dòng)輸出立而。
[0012]本發(fā)明采用雙極工藝的運(yùn)算放大器芯片構(gòu)成差分運(yùn)算電路、補(bǔ)償放大電路和射極跟隨電路、雙極工藝比較器芯片構(gòu)成遲滯比較器電路、雙極工藝REF芯片構(gòu)成基準(zhǔn)電壓源，二極管芯片、兩個(gè)三極管構(gòu)成圖騰柱驅(qū)動(dòng)輸出電路；芯片電氣連接采用同質(zhì)鍵合(鋁鋁鍵合和金金鍵合)，1C芯片、鍵合點(diǎn)過(guò)渡芯片采用共晶焊接的組裝，芯片輸出點(diǎn)與基板上的鍵合點(diǎn)過(guò)渡芯片通過(guò)連接，AL203基板采用共晶焊工藝焊接到金屬外殼呢，提高抗離心加速度沖擊的能力。
[0013]在電路中，差分運(yùn)算電路將外部輸入的控制信號(hào)(鋸齒波)進(jìn)行等比例放大的輸出與第二基準(zhǔn)電壓Vref2再經(jīng)過(guò)補(bǔ)償放大(差分)電路做為遲滯比較器電路的同相輸入信號(hào)，第一基準(zhǔn)電壓Vrefl做為遲滯比較器電路的反相輸入信號(hào)。則遲滯比較器電路輸出為占空比0 — 100%的PWM波形，該信號(hào)通過(guò)圖騰柱驅(qū)動(dòng)輸出電路。
[0014]本發(fā)明涉及一種基于二氧化一■招基板的全芯片錫焊工藝的限頻控制電路(尚可靠的混合集成電路)，電路由基準(zhǔn)電壓電路、差分放大電路、遲滯比較電路、圖騰柱驅(qū)動(dòng)等組成，基準(zhǔn)電壓源、差分放大電路、遲滯比較電路等1C芯片和阻、容元件通過(guò)錫焊工藝組裝到三氧化二鋁基板，芯片信號(hào)端通過(guò)硅鋁絲鍵合到過(guò)渡芯片上實(shí)現(xiàn)內(nèi)部電路的電學(xué)連接，夕卜引線通過(guò)金絲鍵合完成電學(xué)連接。
[0015]外部控制信號(hào)為從系統(tǒng)采樣的三角波信號(hào)，經(jīng)過(guò)放大、比較后形成PWM信號(hào)，再經(jīng)過(guò)圖騰柱輸出，獲得低電平為0V，高電平9V，頻率為0?10k、占空比0?100%連續(xù)可調(diào)的方波電壓，為系統(tǒng)后級(jí)功率電路提供可靠的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，同時(shí)完成對(duì)系統(tǒng)電源電壓進(jìn)行檢測(cè)功能。
[0016]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是高質(zhì)量等級(jí)、達(dá)到很高的抗力學(xué)水平:耐恒定加速度應(yīng)力至少在20000g，機(jī)械沖擊應(yīng)力水平在10000g以上，隨機(jī)振動(dòng)應(yīng)力水平20?2000Hz，總均方根值大于20grmS，具有抗電離輻射能力(30kRAD)，可靠工作壽命達(dá)15年的混合集成電路。
【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1限頻控制電路原理圖；
圖2差分運(yùn)算電路圖；
圖3補(bǔ)償放大電路圖；
圖4遲滯比較器電路圖；
圖5圖騰柱驅(qū)動(dòng)電路圖；
圖6 Vref電路。
【具體實(shí)施方式】
[0018]由圖1所示，本發(fā)明的一種限頻控制電路，包括差分運(yùn)算、補(bǔ)償放大、遲滯比較器、圖騰柱驅(qū)動(dòng)輸出、基準(zhǔn)電壓電路(或稱(chēng)Vref電路)。差分運(yùn)算電路將外部的輸入控制信號(hào)(鋸齒波)進(jìn)行等比例放大的輸出與基準(zhǔn)電壓Vref2再經(jīng)過(guò)補(bǔ)償放大(差分)電路做為遲滯比較器電路的同相輸入信號(hào)，基準(zhǔn)電壓Vrefl做為遲滯比較器電路的反相輸入信號(hào)。則遲滯比較器電路輸出為占空比0 — 100%的PWM波形，該信號(hào)通過(guò)圖騰柱驅(qū)動(dòng)輸出電路。
[0019]由圖2所示，差分運(yùn)算電路由運(yùn)算放大器N1D、電阻R2、R3、R4、R5、電容C3、C4構(gòu)成。輸入控制信號(hào)1、2分別經(jīng)電阻R2、R3連接至運(yùn)算放大器N1D的反相輸入端和同相輸入端；運(yùn)算放大器N1D的輸出端連接至補(bǔ)償放大電路，同時(shí)經(jīng)電阻R5反饋至反相輸入端。運(yùn)算放大器N1