低功耗電荷泵DC-DC轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計.pdf

1、高效率、低成本和低噪聲已成為便攜式設(shè)備中電源管理芯片的發(fā)展方向。其中，電荷泵電路采用電荷轉(zhuǎn)移方式工作，在不需要電感元件情況下可實現(xiàn)一定升壓，因此這類電源管理芯片在中低功率的應(yīng)用中倍受歡迎。該文分析設(shè)計的一種低功耗電荷泵DC/DC轉(zhuǎn)換電路源于和海外公司的合作項目。它采用0.5微米標(biāo)準(zhǔn)CMOS工藝制成，輸入電壓范圍為2.0V～5.5V，且輸入電壓高于或低于輸出電壓時，輸出電壓都可保持穩(wěn)定的低紋波輸出，并能自動工作于升壓或降壓模式。該電荷泵電

2、路采用跳周期調(diào)制方式(PSM)，有效的降低了芯片功耗，特別在輕負(fù)載情況下提高了系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換效率。在典型情況下，芯片滿載時的靜態(tài)電流為lmA，空載時的靜態(tài)電流僅為60uA，關(guān)斷電流小于0.01uA。電路還具有軟啟動、過熱保護及過流保護等多重保護功能。 在電路設(shè)計中，首先分析了跨周期調(diào)制的電荷泵DC/DC轉(zhuǎn)換電路的基本原理，然后推導(dǎo)出電荷泵等效模型，以此為理論依據(jù)分析了電荷泵的兩種控制模式：線性調(diào)制模式和跳周期調(diào)制模式。通過兩種調(diào)制模

3、式優(yōu)缺點的比較并根據(jù)芯片低功耗要求，選用跳周期調(diào)制模式進行了電路的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計。在子電路設(shè)計中，作者比較深入分析的內(nèi)容有：基準(zhǔn)電路的原理及低電源電壓下基準(zhǔn)電路的設(shè)計；振蕩器和控制電路中尖峰脈沖噪聲抑制、兩分頻電路及死區(qū)時間設(shè)定；驅(qū)動及模式選擇電路中開關(guān)管的寬長比的選擇及模式轉(zhuǎn)換點的設(shè)計。 在完成電路原理分析與電路設(shè)計的基礎(chǔ)之上，還應(yīng)用EDA軟件HSPICE對各個子電路模塊和整體電路進行了功能仿真及量化模擬。其中，整體仿真指標(biāo)包括