用于偏置电路的低纹波电荷泵设计（英文）

提出了一种低电压CMOS工艺下用于偏置电路中的低漏电流电荷泵电路设计.漏电是输出纹波的主要来源,引入两个不同频率的时钟,通过控制电荷转移器件的开关交替动作来抑制反向漏电流.与传统设计相比,在每级电荷泵单元中增加了两个额外的MOS管,用于维持电荷泵单元中每个晶体管的衬底电位.详细分析了时钟和寄生所引入的非理想效应,并在0.35 μm工艺下设计了一款电荷泵电路.仿真结果表明,所提出的9级电荷泵在1.4 V电源电压下能够实现13.4 V直流输出和0.17 mV纹波电压.这种电荷泵结构具有更好的噪声性能,可用于给传感器电路提供稳定的电压偏置.     

基于升降压的高效率低纹波LED驱动芯片设计

设计了一款基于同相Buck-Boost变换器的LED驱动控制芯片.设计的控制电路实现了从降压模式到升压模式的平滑切换,从而保证了系统的稳定性并减小了输出电流纹波;在Buck-Boost过渡模式工作状态下,控制电路降低了平均电感电流,因而提高了系统转换效率.此外,控制电路中设计了一种自动调零的误差放大器,减小了放大器的输入失调电压和闪烁噪声,输出电流的精度得以提高.在180 nm CMOS工艺上流片的测试结果表明:当输入电压为2.7～5.0 V,输出电流为850 mA时,纹波率不超过3%;当负载电流为150 mA、输入电压为5 V时,驱动电路的转换效率高达95%.     

基于虚拟阻抗的两级式单相逆变器二次纹波电流传播特性

两级式单相逆变器的输出瞬时功率包含两倍于输出电压频率的脉动功率,致使前级直直变换器的输入存在二次谐波电流.前级直直变换器控制环路的优化是解决该问题的有效且低成本的方法.首先,通过环路等效给出单环控制和双环控制的等效电路模型,利用虚拟阻抗的概念,分析了电压外环和电流内环在二次纹波电流传递过程中的作用.在此基础之上,统一归...     

电动汽车车载充电器辅助电源的高效设计

为了满足电动汽车车载充电器系统辅助电源要实现宽范围电压输入和多路隔离输出的实际需求,选择单端反激式多路输出作为辅助电源主电路拓扑,详细介绍了其主电路中高频变压器、RCD电路和输出电容设计步骤及参数确定依据.控制系统采用电压外环和电流内环相结合的控制方案,其中电流内环采用峰值电流控制,基于Iw1691控制芯片将自适应多模式控制和谷值开关控制相结合,减少开关管开关损耗,实现系统的高效运行.最后,通过系统仿真测试和样机测试证实设计方案的合理有效性.     

面向FLASH存储器应用的电压自举电荷泵电路设计

基于SMIC 0.18μm 1P6M工艺,设计出一款面向FLASH存储器应用需求的开环电荷泵升压电路。该电路主要由振荡电路、分频电路、非交叠时序电路、电荷泵和高压选择电路组成。为实现电荷泵电压的自举,本设计采用高电压选择电路和开环无反馈结构电荷泵,通过调整电容比值,满足不同的输出升压需求。仿真结果表明,在电源电压为1.8 V、内部开关时钟频率为50 kHz、带载为5 mA的条件下,电荷泵的输出电压为3.3 V,纹波仅为10 mV,升压效率高达96%。与其他电荷泵相比,本设计提高了输出效率,可满足不同输出升压的需求。     

一种避免串通电流产生的交叉耦合电荷泵设计

针对传统电荷泵的串通现象,提出了一种采用非交叠时钟控制的输入范围宽、输出纹波小、能有效避免串通现象产生的高压交叉耦合电荷泵,从而提高电压增益和效益;同时,设计出一种具有负反馈调节能力,可以跟随输入电压调节的移位电平产生电路,输出纹波约15mV,具有较高的抗干扰能力.基于0.35μm BCD(bipolar CMOS DMOS)工艺进行电路设计,Spectre仿真结果表明:该电路的工作电压范围为4~24V,可驱动1mA的负载电流,最大升压效率高达99.89%,并且电压增益可以调节.     

三相电压型PWM逆变器在EPS电源系统中应用研究

针对EPS电源系统要求输出高质量电压波形的特点,提出了三相电压型PWM逆变器的一种电压电流双闭环控制方法,通过建立三相电压型PWM逆变器在两相同步旋转坐标系下的数学模型,利用电压外环实现对输出电压的稳定控制,电流内环实现对输出电流的控制,仿真证明该方法有效地改善了应急电源系统的动态响应及抗扰能力.     

LED汽车前照灯有源纹波补偿Buck型恒流驱动电源

针对一般照明LED驱动电源中输出滤波电解电容的寿命与LED的长寿命极不匹配的问题. 提出了一种有源纹波补偿的Buck型LED驱动电路. 电路中用有源纹波补偿支路替代输出滤波电解电容,抵消电感纹波电流,使LED灯组获得恒定直流,达到LED的理想驱动状态. 为了减小纹波补偿支路的损耗,必须控制电感电流的峰值和谷值,滞环电流控制可有效地满足这个要求. 设计和制作了输出功率为30 W的滞环电流控制、有源纹波补偿BUCK型LED驱动电源. 仿真和实验验证了上述新型电源的可行性.      

一种应用于FPGA时钟管理单元的锁相环设计

设计了一种应用于FPGA时钟管理的可变带宽锁相环.该锁相环采用开关电容滤波器实现可变电阻滤波功能,用反比N电流镜(N为反馈分频系数)来为电荷泵提供偏置,使电荷泵电流与偏置电路电流成1/N的比例关系.本文还提出了用虚拟开关减少了开关两端电压的非理想电荷效应,并设计了一种5级延时单元组成的环形压控振荡器,显著提升了输出频率范围.该锁相环实现了环路带宽与输入频率比值固定,从而使环路带宽能够自动跟随输入频率在较宽范围内变化,保证了其稳定性.本文采用CMOS 65nm数字工艺流片,电源电压为1.2V,作为时钟管理单元IP核嵌入于复旦大学自主研发的FDP5FPGA芯片中.测试表明,本文设计的PLL环路带宽在0.7MHz到13.4MHz能够跟随输入频率在18~252MHz范围内变化,输入频率与环路带宽比值近似为20,产生762MHz~1.7GHz的宽范围输出时钟,阻尼因子均方差不超过8%.     

用于TFT-LCD驱动的高效率高性能电荷泵设计

设计了一种用于TFT-LCD驱动的高效率高性能电荷泵.在分析了宽输入恒输出电荷泵原理的基础上,采用跟踪输入电压动态调整升压倍率的方法,克服了传统固定倍率电荷泵的效率随输入电压升高而大幅降低的缺点.提出了简单多倍率开关阵列及控制电路,采用了改进的三管复合开关减小静态功耗.电路用0.6μm BiCMOS工艺实现.测试表明:在输入电压2.7~5.5 V,工作频率250 kHz条件下,输出电压为5 V,满载电流为25 mA,平均效率提高了14%,最低效率提高了15%,静态电流为0.1 mA,负载调整率为0.014%mA-1.     

交错控制双输入Buck变换器的工作模式及输出纹波电压分析

针对两路输入电压大小不等而导致交错控制双输入Buck变换器工作模式复杂、参数设计困难的问题,将变换器的两路输入电压分3种情况进行分析和讨论,并且建立了变换器工作于连续导电模式(CCM)和不连续导电模式(DCM)的临界负载、电感电流和输出纹波电压数学模型。研究发现,变换器的临界负载随两路输入电压压差的减小而增大,电感电流纹波及输出纹波电压随两路输入电压压差的减小而减小;当两路输入电压相等时,变换器的临界负载达到最大,电感电流纹波及输出纹波电压达到最小。最后搭建了双输入Buck变换器实验平台,并通过给定的3组输入电压进行实验分析,实验结果验证了变换器的工作模式以及输出纹波电压数学模型的正确性。研究结果可为交错控制方式的双输入Buck变换器的参数设计提供理论依据。     

有源纹波补偿Cuk型照明LED恒流驱动电源

一般大功率照明LED驱动电源中,输出滤波电解电容的寿命与LED的长寿命极不匹配.对此,文中提出了一种有源纹波补偿的Cuk型LED驱动电路.电路中用有源纹波补偿支路替代输出滤波电解电容,抵消电感纹波电流,使LED灯组获得恒定直流,达到LED的理想驱动状态.文中详细阐述了有源纹波补偿的原理和实现电路,分析了有源纹波补偿Cuk型LED驱动电路的损耗和效率,设计和制作了输出功率为22 W的滞环电流控制、有源纹波补偿Cuk型LED驱动电源,通过仿真和实验验证了该新型电源的可行性.     

用于高速PLL的CMOS电荷泵电路

提出了一种应用于高速锁相环中的新型CMOS电荷泵电路．电荷泵核心部分为一带有参考电压电路的双管开关型电路,并对运放构成的反馈回路进行了改进,降低了电荷泵输出电压的抖动．电路采用chartered0．35μm 3．3 V CMOS工艺实现,模拟结果表明电流源输出电压在1～3V区间变化,其输出电流基本无变化,上下电流的失配率小于0．6％,具有很高的匹配性．在3．3V电源电压下,电荷泵输出电压的范围为0～3．1V,具有宽摆幅和低抖动（约0．2mV）等优点,能很好地满足高速锁相环的性能要求．     

脉冲频率控制的开关电容型DC/DC转换器的设计以及性能优化

设计了一个脉冲频率控制(PFM)的开关电容型直流转换器,并用0.25μm 2.5/5 V工艺进行了仿真.系统控制模式简单,采用输入限流使输出电压纹波控制在50 mV以内,采用多种模式的开关电容阵列以及增益跳变提高传输效率,得到60%以上的平均效率,85%以上的峰值效率.系统对输入电压和负载变化的动态响应特性良好.输入电压范围为2.8~5 V,输出电压为1.8 V,负载电流最大为200 mA.     

基于MSP430的高功率因数程控开关电源设计

采用有源功率因数校正整流控制芯片UCC28019构成电压外环和电流内环的双闭环控制,设计出了一种高功率因数校正(APFC)电源。系统采用MSP430F149单片机进行监控,完成输出电压的可调及相关测量参数显示功能,以及其它外围器件实现系统功率因数、输出电压、电流的实时测量、人机交互、输出过流保护等功能。     

一种新型正负倍压双输出电荷泵电路的设计

采用电荷泵电路实现电压倍增的原理,设计出一种新型正负倍压双输出电荷泵电路,该电路可以将＋5 V电源输入转换为广泛应用于接口电路中的±10 V电源电压,尤其适用于无法使用到±10 V电源的场合.该设计采用6μm铝栅工艺库对该电路进行了仿真,其仿真结果与理想值基本一致.     

基于模糊-内模双环控制的船岸并网系统

针对靠港船舶与岸电装置并网失电、并网电压跌落、频率不稳定以及并网环路电流大等问题,提出了一种基于下垂原理的外环模糊控制与内环内模控制相结合的逆变器的船岸并网系统,实现靠港船舶与岸电的柔性并网,即并网冲击可控、负载平稳转移,保证负荷不断电情况下实现平滑切换。对船岸并网系统整体过程进行设计与仿真：整流侧使用三相PWM闭环控制;逆变环节采用基于下垂原理的模糊PI电压外环、内模电容电流内环的双环控制结构;船舶供电系统采用同步发电机模型。仿真结果表明：直流侧电压输出稳定并可调,高低压上船方式可调范围分别为500~1000V、1200~2000V;并网电流谐波含量分别为0.35%、0.40%;并网电压幅值、频率稳定且实现负荷平稳转移。     

峰值电流控制的有源纹波补偿Buck型LED驱动电源

为解决大功率LED照明中因电解电容导致的驱动电源与LED的长寿命不匹配这一问题,提出了采用有源纹波补偿电路取代传统驱动电源中电解电容的方案.首先,选用带斜坡补偿的、峰值电流控制的Buck型电路作为主电路,建立了峰值电流控制模式下电流环的传递函数;然后,通过幅频特性和相频特性分析,得到了不同程度斜坡补偿下的电流环稳定情况.最后,设计了峰值电流模式控制的有源纹波补偿Buck型LED驱动电源的原型电路.仿真和实验结果证实了此电路的正确性和可靠性.     

数控稳压稳流直流电源的设计

本文主要论述了一种基于Atmega16单片机为核心控制器的数控稳压稳流电源的设计原理和实现方法。该电源可通过键盘设置电源的输出电压电流,设置步进电压等级为0.1V,输出电压范围0～25V连续可调;步进电流等级为0.1A,输出电流范围0～2.5A连续可调,电压稳定度小于1%,纹波电压小于l0mV。并设有温度传感器,报警器,所有参数由液晶屏实时显示。     

有源纹波补偿Buck型LED驱动电路及其小信号分析

针对在大功率LED照明中因滤波电解电容导致的驱动电源与LED的长寿命不匹配问题,提出一种有源纹波补偿的Buck型LED驱动电源.介绍了有源纹波补偿Buck电路的拓扑结构及工作原理,建立了该新型电路的小信号模型.通过对小信号模型进行相关分析,得到了输出电流的表达式,并由此得到了输出电流分别关于输入电压及占空比的传递函数.由传递函数一阶因子的幅频和相频特性分析可知,在设计电路时只要选择合适的参数,就可以将输入扰动完全滤除,使得输出电流为直流.最后通过仿真和实验证实了上述新型电路及其小信号模型的正确性.