文档介绍：浙江大学电气学院
硕士学位论文
高效率双端输出电荷泵的研究与设计
姓名:韩世明
申请学位级别:硕士
专业:电路与系统
指导教师:吴晓波;赵梦恋
20080510
摘要随着便携式电子设备的流行,各种各样功耗电子器件的集成度越来越高,相应的电源管理系统也需要同步地改进。目前,电源管理系统设计者在面对由电池供电的移动设备的应用时,面临的最大挑战就是如何满足其低成本、小体积、高电能转换效率、快速响应和多通路电压输出等性能的要求。针对这样的研究背景,本论文提出了一种新颖的高效率双端稳压输出电荷泵芯片。它是一种开关电容型直流直流电压变换器,仅采用片外电容作为储能元件,代替普通开关电源中体积较大的电感,因此具有体积小、低成本和低电磁干扰的优点。,该电荷泵能同时产生一路纳本论文对现有电荷泵的拓扑、控制策略和分析方法进行了广泛的调研,在此基础上推导出了一种准确的双端输出电荷泵理论模型,并通过电路仿真结果验证,此模型的相对误差低于%。在此理论模型的指导下,本论文创新地提出了自动增益跳变控制策略,有效地将低增益的高效率特性和高增益的电压提升特新颖的数字状态机控制器作为核心控制电路,很好地实现了两路稳压输出,提高本芯片采用工艺设计并完成制造,,动态响应快速,符合设计要求;在增益跳变模式下,该电荷泵的电能转换效关键词:电荷泵,双端输出,高效率,自动增益跳变稳压输出和一路慕笛刮妊故涑觯梢晕5缱由璞钢械哪D獾缏贰⑹值路和混合信号电路等供电:由于采用创新的共享开关电容阵列拓扑作为功率级,片上集成的功率开关和片外的电容能同时为两路输出提供电能,大大降低了芯片面积和片外器件的数量。性结合在一起,使本电荷泵具有高效率和快速响应的优点。同时,该电荷泵采用了总的电流负载能力,并使本电荷泵具有更多稳压输出通路的扩展能力。率较传统电荷泵提升最大达到%,平均约为%,达到设计预期。浙江大学硕上学位论文指导老师:吴晓波,赵梦恋作者:韩世明
瑆%畐,琀籩猵%.,,產...浙江大学硕士学位论文甆瑃甌./籺甇瓸,猻..,—,甌..ⅱ鬷甀—,篊指导老师:吴晓波,赵梦恋作者:韩世明
图目录图典型两相倍压器单元⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图倍压器级联实现的多倍升压器⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图俗刺嘞啾堆蛊鹘峁埂图分数倍增益降压电荷泵电路示意图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图典型分压器电荷泵功率级电路示意图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图倍压器简单模型⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.低晨蛲肌图龀逄涞髦频牡绾杀檬疽馔肌图双端输出电荷泵电路示意图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.状态时功率级电路结构⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯状态时功率级电路结构⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图自动增益跳变技术⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图开关电容软启动⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图绾杀玫缏肥疽馔肌图倍压器电路示意图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..应用电路示意图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯多增益切换示意图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图基于电荷泵的后调制稳压器系统原理图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图电流型预调制电荷泵电路示意图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.图湫偷缪剐驮さ髦频绾杀玫南低呈疽馔肌图A奔涞髦频绾杀玫牡缏肥疽馔肌图绾杀眯什馐越峁图三相位电荷泵电路拓扑⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。图状态狈抡娼峁ㄐ巍图本电荷泵系统结构示意图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.柚檬疽馔肌图状态转换图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.浙江大学硕十学位论文指导老师:吴晓波,赵梦恋作者:韩世明
图牡灼霉β使芷拭媸疽馔肌状态下重载时仿真结果⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..状态下轻载时仿真结果⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一状态下轻载时仿真结果⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图输出比较器电路图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.图输出比较器中两级运放电路图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.图输出比较器中放大器的频率特性⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.图涑霰冉掀鞯乃蔡煊Α图状态机电路图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.图τ玫缏稰照片⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯涸夭馐圆ㄐ巍图糯蟮闹卦刈G嵩毓獭图糯蟮那嵩刈V卦毓獭图图状态下动态负载仿真结果⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..图本电荷泵芯片的版图规划⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图镜绾杀眯酒嫱肌图本电荷泵芯片封装引脚规划⋯⋯⋯⋯