發(fā)布時(shí)間：2019-05-17 13:59

【摘要】：納米集成的快速發(fā)展促進(jìn)了新一類小型電子系統(tǒng)的出現(xiàn),如智能塵埃傳感器、生物醫(yī)療植入等。在這些應(yīng)用中,電池的維護(hù)和更換十分困難,且花費(fèi)昂貴。對(duì)于這類電子系統(tǒng),可以利用溫差發(fā)電器、光伏電池和壓電轉(zhuǎn)換器等能量采集器件,從周圍環(huán)境中收集能量來解決供電問題。然而,這些能量采集器件的輸出電壓通常較低,無法直接用于集成電路供電。因此,需要使用直流升壓轉(zhuǎn)換器來提高能量采集器件的輸出電壓。電感式直流變換器可以在很低的電壓下工作,并取得較高的效率,但是通常需要使用片外電感。電荷泵電路也能實(shí)現(xiàn)電壓轉(zhuǎn)換的功能,且僅由開關(guān)和電容組成,可以完全集成在芯片內(nèi)部。因此,在一些對(duì)體積有嚴(yán)格限制的應(yīng)用中,采用電荷泵電路作為電壓轉(zhuǎn)換器是更好的選擇。 在低壓應(yīng)用中,傳統(tǒng)電荷泵電路的輸出特性通常較差。而本文提出的電荷泵電路在低輸入電壓下仍然能夠獲得相對(duì)較大的輸出電流。本文采用了時(shí)鐘倍壓電路來提高時(shí)鐘信號(hào)的擺幅,并利用高擺幅時(shí)鐘信號(hào)作為電荷泵電路的時(shí)鐘輸入。在高擺幅時(shí)鐘的驅(qū)動(dòng)下,電荷泵電路中的電荷傳輸開關(guān)的導(dǎo)通電阻大幅度減小,這使得電荷泵的輸出電壓更高,負(fù)載能力更強(qiáng),所需的級(jí)數(shù)更少。在0.3V輸入電壓,1V輸出電壓的情況下,本文提出的電荷泵電路的輸出電流是普通結(jié)構(gòu)的三倍以上。本文最后還采用了脈沖跳躍調(diào)制方案,該方案使得電荷泵電路的輸出電壓在負(fù)載電流變化時(shí)保持恒定。
[Abstract]:The rapid development of nanointegration has promoted the emergence of a new class of small electronic systems, such as intelligent dust sensors, biomedical implantation and so on. In these applications, battery maintenance and replacement is very difficult and expensive. For this kind of electronic system, the energy acquisition devices such as temperature difference generator, photovoltaic cell and piezoelectric converter can be used to collect energy from the surrounding environment to solve the power supply problem. However, the output voltage of these energy acquisition devices is usually low and can not be directly used in integrated circuit power supply. Therefore, DC boost converter is needed to improve the output voltage of energy acquisition device. Inductance DC converter can work at very low voltage and achieve high efficiency, but it is usually necessary to use off-chip inductance. The charge pump circuit can also realize the function of voltage conversion, and is only composed of switches and capacitors, which can be fully integrated into the chip. Therefore, in some applications with strict limitations on volume, it is a better choice to use charge pump circuit as voltage converter. In low voltage application, the output characteristics of traditional charge pump circuits are usually poor. However, the charge pump circuit proposed in this paper can still obtain a relatively large output current at low input voltage. In this paper, the clock doubling circuit is used to improve the swing of the clock signal, and the high swing clock signal is used as the clock input of the charge pump circuit. Driven by a high swing clock, the on-resistance of the charge transfer switch in the charge pump circuit is greatly reduced, which makes the output voltage of the charge pump higher, the load capacity stronger and the required order less. Under the condition of 0.3V input voltage and 1V output voltage, the output current of the charge pump circuit proposed in this paper is more than three times of that of the ordinary structure. At the end of this paper, the pulse jump modulation scheme is adopted, which makes the output voltage of the charge pump circuit constant when the load current changes.
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TN432

【共引文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2479147