在過去的30年中，隨著便攜式以及可穿戴式電子設(shè)備進入千家萬戶，電源管理技術(shù)的重要性日益增強。如果電池壽命和電源轉(zhuǎn)換效率能夠大幅度提高，理解電源管理電路的設(shè)計細節(jié)，諸如低壓差線性（LDO）穩(wěn)壓器、開關(guān)電源穩(wěn)壓器、開關(guān)電容設(shè)計等則是十分重要的。雖然我們可以在很多講述模擬電路或者電力電子的書籍中找到相關(guān)電路，但讀者很難獲得完整的電源管理電路設(shè)計細節(jié)。所以，我研究了近年來與電源管理設(shè)計相關(guān)的資料，并撰寫了本書。
電源管理集成電路設(shè)計中包含了低壓器件和高壓器件。本書的主要特點就是詳細介紹了低壓和高壓電源管理電路的設(shè)計。此外，本書的目的之一是使讀者在設(shè)計之初就理解工藝發(fā)展的趨勢和應(yīng)用需求。本書的數(shù)學分析較為簡單，因為從我的觀點來看，讀者理解電源管理電路的功能更重要。在此基礎(chǔ)上，讀者可以分析整個電源系統(tǒng)，并推導(dǎo)出復(fù)雜的數(shù)學結(jié)果。所以，在本書中我采用了許多容易理解的示意圖，來使讀者明白為什么要進行電源管理，而電源管理又是如何實現(xiàn)的。雖然讀者在其他書籍中也可以通過推導(dǎo)公式來進行理解，但如果他們通過靈感而不是公式來設(shè)計并實現(xiàn)他們的構(gòu)思，我想這會有意思得多。因為數(shù)字技術(shù)和模擬技術(shù)的結(jié)合可以有效提升片上系統(tǒng)中電源管理電路的性能，所以本書還介紹了數(shù)字和模擬設(shè)計技術(shù)。
我在臺灣交通大學和臺灣的工業(yè)界教授過本書中的許多內(nèi)容。在傳輸給讀者之前，這些內(nèi)容的順序、格式以及內(nèi)容都經(jīng)過了仔細的推敲。比較遺憾的是，很多內(nèi)容并沒有包含在本書中。然而，我鼓勵讀者能夠?qū)⒈緯�的設(shè)計思想應(yīng)用于類似的電源管理設(shè)計中。在書中我還給出了一些設(shè)計指導(dǎo)，使讀者能夠明晰每個設(shè)計的目標。
為了方便讀者對本書內(nèi)容進行學習，第1章首先介紹了不同工藝節(jié)點下低壓和高壓器件的知識和結(jié)構(gòu)。
第2章對不同電源管理電路中的低壓差線性（LDO）穩(wěn)壓器電路設(shè)計進行了描述。本章重點介紹了補償技術(shù)，使讀者能夠理解如何在輸入、輸出以及負載發(fā)生干擾的情況下，保證電源的穩(wěn)定性。最后對低壓應(yīng)用的數(shù)字線性穩(wěn)壓器進行了分析。
第3章重點討論了電壓模式和電流模式開關(guān)電源穩(wěn)壓器的設(shè)計理論。同時也介紹了用于滿足基本脈沖寬度調(diào)制開關(guān)電源穩(wěn)壓器的補償技術(shù)。
在第4章中，首先討論了在一些需要快速瞬態(tài)響應(yīng)、低功耗、微小尺寸應(yīng)用中的基于紋波的控制技術(shù)。需要注意的是，為了改善動態(tài)電壓/頻率縮小技術(shù)和參考源追蹤技術(shù)，快速的瞬態(tài)響應(yīng)是開關(guān)電源穩(wěn)壓器的一種發(fā)展趨勢。
原 書 前 言第5章展示了一些用于提高基本設(shè)計的基于紋波的控制技術(shù)。即使在寄生參數(shù)效應(yīng)惡化的情況下，本章中介紹的技術(shù)仍可以大幅度提高電路性能。讀者可以通過本書中的電路進行練習，在硅層面實現(xiàn)有用的電源管理電路。
第6章介紹了片上系統(tǒng)中的單電感多輸出轉(zhuǎn)換器技術(shù)，該技術(shù)可以用于減小電源模塊的面積。本章包括了電源級設(shè)計和控制器設(shè)計。讀者只要利用第2~5章介紹的設(shè)計技術(shù)，就可以得到電源管理設(shè)計方面的鍛煉。
第7章展示了基于開關(guān)的電池充電器設(shè)計，該電路可以完成片上系統(tǒng)中的所有電源管理功能。通過介紹行為級仿真器的基本穩(wěn)定性，可以使讀者明白如何對整個電池充電器系統(tǒng)進行建模和擴充。
第8章討論了能量收集技術(shù)，使讀者理解從周圍環(huán)境中收集能量的可能性。此外，本章還討論了如何轉(zhuǎn)換能量和提高轉(zhuǎn)換效率。致謝本書的出版得益于我指導(dǎo)的碩士生和博士生的最新研究成果。同時在該研究領(lǐng)域和產(chǎn)業(yè)界的許多專家也為本書提供了很多有用的資料。他們是Shen-Yu Peng（臺灣交通大學），Meng-Wei Chien（瑞昱半導(dǎo)體公司)， Ying-Wei Chou（聯(lián)發(fā)科技股份有限公司)。在這里我要向他們表示感謝。
此外，我也要感謝Yu-Huei Lee（立锜科技股份有限公司),Yi-Ping Su（聯(lián)詠科技股份有限公司)，Wei-Chung Chen（聯(lián)發(fā)科技股份有限公司)，Te-Fu Yang（群聯(lián)電子股份有限公司)和 Tzu-Chi Huang（聯(lián)發(fā)科技股份有限公司）對本書的貢獻。
同時，我的愛人Hsin-Hua也為本書做了很多貢獻。她鼓勵我用一些經(jīng)過硅驗證的電路來完成本書的寫作，并收集了包括仿真、實驗結(jié)果在內(nèi)的大量有用資料。
本書的出版還要感謝John Wiley出版公司的工作人員。特別要感謝James Murphy、Preethi Belkese、Maggie Zhang、Gunalan Lakshmipathy、Revathy Kaliyamoorthy 和Clarissa Lim。正是由于大家的努力，才使得本書得以順利出版。作 者 簡 介陳科宏，分別于1994年、1996年、2003年獲得臺灣大學電子工程學士、碩士及博士學位。1996~1998年，他任職于臺北飛利浦公司，作為兼職集成電路設(shè)計工程師。1998~2000年，他在Avanti公司擔任應(yīng)用工程師。2000~2003年，他作為ACARD公司的項目經(jīng)理，主要從事電源管理芯片的設(shè)計工作。目前，他是臺灣交通大學電子控制工程學院的院長，以及電子和計算機工程研究室的教授，并創(chuàng)建了混合信號及電源管理集成電路實驗室。他擁有多項專利，在各類期刊上發(fā)表超過200篇論文。他目前的研究領(lǐng)域包括電源管理、混合信號集成電路設(shè)計，以及液晶電視顯示算法和驅(qū)動電路設(shè)計。
陳博士是IEEE Transactions on Power Electronics、IEEE Transactions on Circuits and Systems-Part II: Express Briefs、IEEE Transactions on Circuits and Systems-Part I的副主編。他于2013年加入《Analog Integrated Circuits and Signal Processing》期刊的編委會。同時，他也是IEEE Circuit and System（CAS）VLSI System and Applications以及IEEE CAS Power and Energy Circuit and Systems的技術(shù)委員會成員，并擔任Information Display（SID）and International Display Manufacturing Conference（IDMC）Technical Program 子委員會成員。他還是IEEE Asia Pacific Conference on Circuits and Systems（APCCAS)2012聯(lián)席主席，IEEE International Conference on Power Electronics and Drive System（PEDS）2013 中Integrated Power Electronics分會主席，同時也是IEEE International Future Energy Electronics Conference（IFEEC）2013技術(shù)委員會的聯(lián)席主席。自從2015年以來，他成為CAS中國臺北分會主席。自2014年起，他開始成為Europe Solid-State Circuit Conference（ESSCIRC)技術(shù)委員會的成員。


進入21世紀以來，隨著片上系統(tǒng)（SoC）在物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、工業(yè)控制等領(lǐng)域中的廣泛應(yīng)用，片上供電電路設(shè)計成為了工程師們面臨的嚴峻挑戰(zhàn)，但也為電源管理芯片帶來了巨大商機。先進工藝的發(fā)展和進步，推動著電源管理芯片技術(shù)開始向著高效性、集成性、穩(wěn)定性、安全性方向持續(xù)發(fā)展。因此，本書作者以集成電路中的電源管理技術(shù)為核心，深入討論了低壓差線性穩(wěn)壓器，開關(guān)電源穩(wěn)壓器，單電感多輸出轉(zhuǎn)換器的設(shè)計、補償、控制技術(shù)，并輔以仿真實例進行分析，加深讀者的理解。之后對新型的基于開關(guān)的電池充電器和能量收集系統(tǒng)進行了簡要介紹。
本書的翻譯工作由廈門理工學院微電子學院陳鋮穎老師組織，廈門理工學院微電子學院張宏怡教授、北方工業(yè)大學電子信息工程學院戴瀾副教授、北京理工大學信息與電子學院王興華老師參與翻譯。其中陳鋮穎老師完成了第1~5章的翻譯工作；戴瀾老師翻譯了第6章；張宏怡老師負責第7章的翻譯；第8章由王興華老師翻譯完成。
本書的出版受到福建省本科高校一般教育教學改革研究項目（FBJG20180270）、國家自然科學基金項目（61704143）、福建省自然科學基金面上項目（2018J01566）、廈門理工學院教材建設(shè)基金資助項目的資助。
本書雖然過譯者仔細審校，但由于水平所限，且書中涉及知識和內(nèi)容廣泛，仍會存在不當或欠妥之處，望讀者批評指正。


陳鋮穎
2019年3月