【摘要】：本文從單片機開發(fā)過程中實際面對的電源電路設計需求入手,以無片外電容的高集成度、低功耗模式下極低的待機電流與嚴格控制芯片面積的低成本作為電路設計的主要待突破方向。在此基礎上,對各種主流的電源架構進行了充分的分析與論證,充分比較了它們的優(yōu)勢與缺陷,并加以取舍。 通常市面上可見的電源主要區(qū)分為開關電源與線性電源兩類,開關電源又可依儲能元件不同而區(qū)分為依賴電感的PWM電路或依賴電容的電荷泵電路；而線性電源也可根據(jù)誤差放大器的形式區(qū)分為若干種形式,它們各自具有不同的優(yōu)缺點,比如PWM電路在高功耗情況下具有比較良好的轉換效率,而線性電源則具備優(yōu)秀的EMI特性。在本文所面對的設計需求中,寬電壓輸入,無外部器件的條件限制下,很難利用單一的電路結構完成設計,因此,需要采取多種手段結合的方式來完成整個電源系統(tǒng)的搭建。 在充分討論各類電路的特性基礎上利用他們的優(yōu)勢疊加最終確定電路的基本架構為電荷泵升壓拓展工作電平范圍的線性電源,并且輸出級采取源跟隨器的方式改善動態(tài)特性,取消外接電容,而對于低功耗模式,則采取滯回的控制方式來嚴格控制待機電流。 在系統(tǒng)的目標與架構得到確立后,進一步明確各分塊電路的設計指標并加以設計仿真,最終得到電源系統(tǒng)的完整設計。 在設計完成并交由布局人員完成布圖后,芯片通過流片得到實物進行驗證,驗證結果也列于本文中。從最終的驗證結果來看,本文最初提出的設機構想得到了充分的解決,在一系列單片機系統(tǒng)芯片中有著廣闊的應用前景,可以大大提升芯片的應用價值,拓展應用范圍。
【學位授予單位】：復旦大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2011
【分類號】：TN402;TP303.3
【圖文】：

在室溫即30OK附近時，大約為一2.2mV/℃。而對于兩個電流密度不同的晶體管，其△vBE則可推算出:△株:二kT，，Jt，，、—Int—)q’去2’其溫度系數(shù)為:她珠:日T二蘭inT弄，、，、.」、一~、.，，、.~、_卜一、，_、l，，_吮二)，以八甲多戮計異，嵌但刀一止數(shù)。JcZ這樣，只要我們選取適當?shù)谋戎担纯色@得一個與溫度無關的電壓基準。本例中采用的具體電路如下:

內(nèi)部存在很多對平均電平敏感的電路，因而第然選擇第一種電路架構，針對其電平跳變情況分析如下:令電路工作在高功耗的通常模式下，負載電流在15mA與100電平的最高與最低值，然后令電路自高功耗模式切換至低功電平的最高與最低值(高功耗模式下負載15mA，低功耗著在低功耗模式下，令負載電流在100林A與1林A間切換，最高與最低值，最后令電路自低功耗模式切換回高功耗模式高與最低值。

25’C，負載電流15mA，Normal工作模式瞬態(tài)仿真如圖，電路在4.5V下啟動，工作于通常模式下，空載。輸入電平自4.5V緩慢下降至2.5V，電荷泵電路工作方式由電平檢測電路自動切換，在輸入高于4V時關閉電荷泵，低于4V時打開電荷泵并置于1.5倍壓，低于3V時切換為2倍壓。故VG電平在圖中出現(xiàn)兩次躍升，而在此過程中，VOUT電平并不受其影響，恒定于1.8V輸出。表巧整體電路瞬態(tài)仿真數(shù)據(jù)TemPPPTRIsEEEVPPPPVMINNNVM從從I削0000I蒯01.555I腳02.000IMAx1555IMAX2.。一40001.79E一04447.93E一03331.80001.8111一1.08E一0444一1.2lE一0444一1.1IE一0444一8.75E一0444一4.55E一0222225551.3IE一04446.glE一03331.81111.8222一1.09E一0444一1.24E一0444一1.14E一0444一7.58E一0444一4.o6E一0888885551.06E一04446.62E一03331.81111.8222一1.IOE一0444一1.26E一0444一1.I6E一0444一6.52E一0444一3.75E一04一40001.78E一04447.64E一03331.80001.8000一1.08E一0444一1.22E一0444一1.1IE一0444一1.05E一0333一6.o7E一0222225551.30E一04446.65E一03331.80001.8111一1.09E一0444一1.24E一0444一1.14E一0444一9.22E一0444一4.93E一0888885551.06E一04446.72E一03331.80001.8111一1.IOE一0444一1.27E一0444一1.16E一0444一8.29E一0444一4.69E一0一40001.79E·04448.87E一03331.81111.8222一1.08E一0444一1.2lE一0444一1.1IE一0444一7.38E一0444一3.glE一0222225551.3IE一04447.53E一03331.83331.8333一1.14E一0444一1.24E一0444一1.14E一0444一6.36E一0444一3.48E一0888885551.OSE一04446.90E一03331.83331.8444一1.20E一0444一1.26E一0444一1.16E一0444一5.45E一0444一2.9IE一0一40001.78E一04447.75E一03331.80001.8000一1.07E一0444一1.21E一0444一1.10E一0444一8.58E一0444一4.34E一

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本文編號：2806844