應(yīng)用于智能家居的高效率升壓電荷泵研究.pdf

1、隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人們對(duì)生活質(zhì)量的要求不斷提高，生活智能化將會(huì)是人們高質(zhì)量生活的必然趨勢(shì)。在國(guó)家“十二五規(guī)劃”號(hào)召下，智能家居市場(chǎng)迎來(lái)了發(fā)展的契機(jī)，但智能家居中的傳感器以及其他子系統(tǒng)一直受電池使用壽命的制約，采用新能源和延長(zhǎng)電池使用壽命是解決智能家居中頻繁更換電池的有效方案。由于電荷泵系統(tǒng)具有對(duì)電源電壓要求低、轉(zhuǎn)換效率高以及噪聲低的特點(diǎn)，運(yùn)用在新能源的電壓轉(zhuǎn)換以及延長(zhǎng)電池使用壽命上具有實(shí)際意義。
　　本課題基于SMIC55nm CM

2、OS工藝，針對(duì)上述兩種方案設(shè)計(jì)了兩種電荷泵系統(tǒng)。在采用新能源的方案中，由于新能源電池的輸出電壓低，一般僅有0.3V到0.6V，對(duì)于普通的升壓電路無(wú)法實(shí)現(xiàn)功率管的導(dǎo)通，本文設(shè)計(jì)了由環(huán)形振蕩器、非交疊時(shí)鐘電路、電荷泵功率級(jí)構(gòu)成的電荷泵升壓系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)低壓到高壓的轉(zhuǎn)換，驅(qū)動(dòng)升壓系統(tǒng)的功率管;在延長(zhǎng)電池使用壽命方案中，本課題設(shè)計(jì)了一款全集成的電荷泵升壓系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用脈沖跳變調(diào)制方式，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的輸出電壓。為了提高電荷泵的功率轉(zhuǎn)換效率，本課題設(shè)計(jì)了低

3、壓低功耗的電壓基準(zhǔn)電路以及遲滯比較器。在Cadence軟件環(huán)境下實(shí)現(xiàn)電路的前端設(shè)計(jì)、版圖設(shè)計(jì)以及后仿驗(yàn)證。結(jié)果表明:本課題設(shè)計(jì)的低壓應(yīng)用電荷泵可以在電源電壓為0.3V下實(shí)現(xiàn)1.15V的輸出電壓，上升時(shí)間僅需21μs，系統(tǒng)功耗為16.8μA，泵效率可以達(dá)到95％;設(shè)計(jì)的全集成高效電荷泵系統(tǒng)可以在0.7V到0.9V的電源電壓下，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的1.2V輸出電壓，紋波小于0.1V，僅用了5nF的電容在0.8V電源電壓下可以提供1.1mA的負(fù)載電流，