隨著智能手機、智能手表、運動手環(huán)等移動設(shè)備的逐漸普及,其定位導(dǎo)航部件是重要的功耗來源。而捕獲引擎作為全球定位系統(tǒng)接收機中的主要高能耗單元,提升其電源轉(zhuǎn)換效率對于增強衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)接收機的續(xù)航能力尤為重要。目前大多數(shù)捕獲電路的電源管理采用DC-DC方式,其主要有線性穩(wěn)壓器LDO和開關(guān)電源轉(zhuǎn)換器兩大類;由于LDO的轉(zhuǎn)換效率較低,一般捕獲電路采用開關(guān)電源結(jié)構(gòu)提升轉(zhuǎn)換效率,通�？梢赃_(dá)到80%-90%。但是在傳統(tǒng)捕獲電路的結(jié)構(gòu)下,由于開關(guān)電源大電容的引入,采用這種方法會導(dǎo)致芯片面積較大,同時最好情況下仍然會存在10%左右的電源損耗。為了進(jìn)一步提升電源轉(zhuǎn)換效率,降低損耗,本文在此基礎(chǔ)上引入了電壓堆疊技術(shù),提出了基于堆疊架構(gòu)的捕獲電路,通過模塊間的電流復(fù)用降低電源損耗,提升轉(zhuǎn)換效率至95%以上。同時針對不同的工作環(huán)境,解決了該堆疊結(jié)構(gòu)在不同頻率下基于不同負(fù)載差值電流的最佳電容設(shè)計,減小了電路面積,并且給出了具體的設(shè)計尺寸供以參考。最后本文基于SMIC28nm工藝完成了堆疊電路的原理圖設(shè)計,版圖設(shè)計以及流片實測。最終通過N6705B電源分析儀以及示波器DSOX4024實測得到電路的性能參數(shù)為:在設(shè)計電容...

【文章來源】： 東南大學(xué)江蘇省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：71 頁

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 課題背景與意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.3 研究內(nèi)容
    1.4 設(shè)計指標(biāo)
    1.5 論文組織
第二章 電壓堆疊研究綜述
    2.1 電壓堆疊原理
    2.2 電源管理單元
        2.2.1 開關(guān)電容工作原理
        2.2.2 時鐘非交疊電路工作原理
        2.2.3 幾種常見的開關(guān)電容結(jié)構(gòu)
    2.3 電平轉(zhuǎn)換電路
    2.4 堆疊負(fù)載
    2.5 影響堆疊結(jié)構(gòu)的主要因素
    2.6 本章小結(jié)
第三章 電壓堆疊設(shè)計
    3.1 捕獲引擎堆疊架構(gòu)
        3.1.1 捕獲原理及其主要結(jié)構(gòu)
        3.1.2 負(fù)載電流水平
    3.2 PMU設(shè)計
        3.2.1 開關(guān)電源SCVR設(shè)計
        3.2.2 其它結(jié)構(gòu)的PMU設(shè)計
    3.3 電平轉(zhuǎn)換電路設(shè)計
    3.4 本章小結(jié)
第四章 基于不同環(huán)境下的最佳電容設(shè)計
    4.1 基于同一頻率下不同差值電流的仿真驗證
    4.2 基于不同頻率下不同差值電流的仿真驗證
    4.3 最佳紋波電容及最佳效率電容
    4.4 本章小結(jié)
第五章 綜合仿真測試
    5.1 版圖設(shè)計
    5.2 后仿真結(jié)果
        5.2.1 SCVR綜合仿真結(jié)果
        5.2.2 電壓堆疊綜合仿真結(jié)果
    5.3 堆疊芯片及其實測結(jié)果
        5.3.1 芯片及測試環(huán)境
        5.3.2 測試結(jié)果
    5.4 綜合對比
    5.5 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
    6.1 研究工作總結(jié)
    6.2 進(jìn)一步工作展望
致謝
參考文獻(xiàn)
作者簡介


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]寬范圍低功耗亞閾值電平轉(zhuǎn)換單元的設(shè)計 [J]. 盧奕岑,蔣見花,袁甲,商新超.  微電子學(xué)與計算機. 2015(08)
[2]一種獨立調(diào)節(jié)兩相脈寬的不交疊時鐘產(chǎn)生電路 [J]. 朱穎佳,劉力源,李冬梅.  半導(dǎo)體技術(shù). 2009(10)

碩士論文
[1]低紋波高效率開關(guān)電容DC-DC轉(zhuǎn)換器的研究與設(shè)計[D]. 王科軍.復(fù)旦大學(xué). 2011



本文編號：3545092