應用于智能家居的高效率升壓電荷泵研究.pdf

1、隨著經濟的發(fā)展和人們對生活質量的要求不斷提高，生活智能化將會是人們高質量生活的必然趨勢。在國家“十二五規(guī)劃”號召下，智能家居市場迎來了發(fā)展的契機，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)具有對電源電壓要求低、轉換效率高以及噪聲低的特點，運用在新能源的電壓轉換以及延長電池使用壽命上具有實際意義。
　　本課題基于SMIC55nm CM

2、OS工藝，針對上述兩種方案設計了兩種電荷泵系統(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，對于普通的升壓電路無法實現(xiàn)功率管的導通，本文設計了由環(huán)形振蕩器、非交疊時鐘電路、電荷泵功率級構成的電荷泵升壓系統(tǒng)實現(xiàn)低壓到高壓的轉換，驅動升壓系統(tǒng)的功率管;在延長電池使用壽命方案中，本課題設計了一款全集成的電荷泵升壓系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用脈沖跳變調制方式，實現(xiàn)穩(wěn)定的輸出電壓。為了提高電荷泵的功率轉換效率，本課題設計了低

3、壓低功耗的電壓基準電路以及遲滯比較器。在Cadence軟件環(huán)境下實現(xiàn)電路的前端設計、版圖設計以及后仿驗證。結果表明:本課題設計的低壓應用電荷泵可以在電源電壓為0.3V下實現(xiàn)1.15V的輸出電壓，上升時間僅需21μs，系統(tǒng)功耗為16.8μA，泵效率可以達到95％;設計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的負載電流，