自適應(yīng)開關(guān)電容型DC-DC轉(zhuǎn)換器的研究與設(shè)計.pdf

1、DC-DC轉(zhuǎn)換器是電源管理芯片的重要分支。本文設(shè)計的一款開關(guān)電容型DC-DC轉(zhuǎn)換器，主要用于給無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點提供可變供電電壓，并且具有自適應(yīng)功能。此外，本文所設(shè)計的開關(guān)電容型DC-DC轉(zhuǎn)換器還可作為各類便攜式電子設(shè)備的供電電源。
　　論文研究的主要內(nèi)容包括：利用狀態(tài)空間方程法和瞬態(tài)分析法研究多級開關(guān)電容陣列的穩(wěn)態(tài)性能和動態(tài)特性，選定以脈沖頻率調(diào)制（PFM）為基礎(chǔ)的系統(tǒng)控制方案，并根據(jù)設(shè)計指標確定系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，完成系統(tǒng)各功能模塊的電

2、路設(shè)計、版圖設(shè)計與仿真驗證。其中，各主要功能模塊電路包括有：可重構(gòu)開關(guān)電容陣列、占空比可調(diào)的兩相非重疊時鐘發(fā)生器、控制信號組合電路、PFM調(diào)制電路、比較器、放大器、帶隙基準源和偏置緩沖等電路。此外，論文還歸納總結(jié)了開關(guān)功率管等重要器件和電路版圖設(shè)計的經(jīng)驗。
　　論文創(chuàng)新點是所設(shè)計的一款占空比可調(diào)的兩相非重疊時鐘發(fā)生器，突破傳統(tǒng)標準電路的設(shè)計思路。占空比可通過控制電壓進行調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)范圍達20~80％，利于減小系統(tǒng)輸出電壓紋波。此外，

3、該時鐘發(fā)生器易于擴展實現(xiàn)多路輸出，如果在TG-VCO（圖3.2所示）的輸出端并聯(lián)更多的占空比調(diào)節(jié)電路（圖3.5所示），即可獲得多路輸出的非重疊時鐘脈沖對。
　　本文采用0.18μm1P6M N阱P襯底CMOS工藝實現(xiàn)了各功能模塊電路的設(shè)計，并用 Cadence公司的 Spetre對所設(shè)計電路進行了仿真測試與驗證。系統(tǒng)電源電壓為1.8V，輸入電壓為1.2V。在頻率200MHz條件下，輸出電壓穩(wěn)定在1.1V；在頻率500KHz條件下，