2011年1月 西安邮电学院学报 Jan.2011
第16卷第1期 JOURNALOFXI’ANUNIVERSITYOFPOSTSANDTELECOMMUNICATIONSV01.16No.1
DC—DC转换器中低压迟滞比较器的电路设计
徐静萍
(西安邮电学院电子工程学院,陕西西安710121)
摘要:传统带隙电压基准和迟滞比较器需要至少2V以上的输入电压,而且占芯片面积较大。针对低压微功耗的要
求,设计一种具有带隙结构的迟滞比较器电路,工作电压可低至1.2V。整个芯片的静态电流只有40uA。电路基
于Bipolar工艺设计,利用Hspiee软件仿真,结果
表
关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf
明:根据产品的电池电压不同,设计效率高达85%,迟滞比较器
的迟滞电压为8mV,翻转门限电压随输入电压和温度的变化均很小。
关键词:DC-DC转换器;带隙基准;迟滞比较器;Bipolar
中图分类号:TN402 文献标识码:A 文章编号:1007—3264(2011)01—0091—03
随着手机、mp3、rap4、数码照相机、数码摄像
机、笔记本电脑等以电池供电的便携式设备中彩屏、
游戏、内置镜头、GPS等功能的日益多样化,推动电
源管理器的发展,同时也对电源管理带来了越来越
大的设计挑战。对此,必须在两个方面取得突破:首
先是系统级的高性能电源管理,即在同样的电池容
量下,功能的增加不会带来功耗的显著增加,其次需
要加快研发更高容量的电池,以延长便携式设备的
使用时间[¨。
如何提高器件转换效率、降低功耗成了电源设
计者首先要解决的问题。笔者针对这样的要求设计
了一款自身具有恒定翻转门限的迟滞比较器,实现
了基准源和使能比较器的功能。工作电压为1.2~
5.5V,效率可达85%,迟滞比较器的迟滞电压
为8mV。
1 电路设计
1.1 电路功能
迟滞比较器的功能是将反馈电压FB与内部的
门限电压相比较,控制其它模块是否正常工作。当
反馈电压FB比内部上门限电压高时,迟滞比较器
的输出使得其它模块不工作,当反馈电压FB比内
部下门限电压高时,迟滞比较器的输出使得其它模
基垂堂王佳。
1.2具有带隙结构迟滞比较器的电路原理
带隙基准迟滞比较器电路如图1所示。
电路由3部分组成,带隙基准比较器、射极跟随
器和迟滞比较器。其工作原理为[z-4]:输入端与内部
的基准门限电压进行比较,当输入端电压超过内部
基准门限时,Q12集电极中没有电流流过,输出电
流IoUr为0。当输入端电压低于较低门限时,Q12
集电极中有电流流过,IoUT有电流流过,从而实现了
输出电流Iotrr的迟滞控制。
图1具有带隙结构迟滞比较器电路图
1.2.1带隙基准比较器
图1中左边部分是带隙基准比较器的原理图。
Q2的发射区面积是Q1的n倍,设流过Q1集电极
的电流为Ia,流过Q2集电极的电流为Ic2。Icl、Ic2
与输入电压FB的关系图如图2所示[5]。其工作过
程为:当反馈电压VFB较低时,Ic2>Icl,A点电压比
收稿日期:2010—11—26
作者简介:徐静萍(1977一),女,工程师,研究方向:模拟集成电路设计,E-mail:蜀p706@163.tom。
万方数据
· 92· 西安邮电学院学报 2011年1月
B点电压高;当‰从低电平逐渐增加时,电流Ic2、
Icl均增加,Ic2曲线斜率比Icl曲线斜率小,当VFB达
到带隙基准比较器的翻转门限时,Ic2一Icl,A点电
压与B点电压相等;当‰超过带隙基准比较器的
翻转门限时,Ic2
V矾一+‰时,比较器发生翻转,输出
高电平,反馈回路使得开关闭合。V州+由高电平开
始下降时,反馈回路使得开关处于闭合状态,当
V矾+Ia,于是C
点电压高于D点电压,Q10导通,Q9截止。当输入
电压‰达到带隙比较器的翻转门限时,IC2=Icl,此
时迟滞比较器发生翻转,Q10截止,Q9导通,设此
时的‰一VoH:
VoH=VTH=
2×R2×!掣+vbel (6)
工\上
当‰从超过v伽电压逐渐减小时,迟滞比较
器的工作点发生变化,只有当迟滞比较器的电压达
到下翻转门限时,迟滞比较器才翻转,于是当VFB减
小到v飓一voH时,Q10并不导通,Vrn继续减小,当
迟滞比较器的电压达到下翻转门限时,迟滞比较器
才会发生翻转,Q10导通,设此时的‰=VOL:
VoL=V耐一△U一
2×R2×!掣+u1一△u(7)
工、-上
△U是△V等效到IN端的输入电压,△V是迟
滞比较器的迟滞电压。于是整体电路的输入端FB
迟滞电压为△U。它与Q9导通时流过的电流、R8
大小有关。调节R9、RIO的大小可以改变Q9导通
时流过的电流,也就可以调节这个迟滞电压。改变
R8的大小可以直接调整迟滞电压。
2仿真验证
迟滞比较器的仿真波形如图4~6所示。图4
为输出电流IOUT与输入信号FB的关系图,从图中
可以看出,该电路能够实现8mV的迟滞功能。图5
和图6分别为迟滞比较器翻转门限随电源电压和温
度的变化结果,可以看出:迟滞比较器的翻转门限随
温度和电压变化均较小,验证了电路的稳定性较高。
O
o.5u
苦一10u
U
.15u
1.221.2221.2241.2261.2281.231.2321.2341.236
Voltages(1in)(in)
图4迟滞电压比较器仿真波形
图5迟滞比较器翻转门限随电压的变化
图6迟滞比较器翻转门限随温度的变化
3 结论
传统带隙基准电路和迟滞比较器电路是两个单
独的电路,其工作电压要求在2V以上,这样势必造
成芯片面积的浪费和功耗的增大。本文设计的具有
带隙结构的迟滞比较器电路将带隙基准电路和迟滞
比较器电路的功能在一个电路中实现,满足了低压
微功耗的要求,提高了整个芯片的效率。主要用于
镍镉、镍氢和碱性电池供电的便携式产品。
参考文献
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discoveryandmanagementincomputationalGRman-
Animprovedgridresourceorganizationandtaskscheduling
QIA0Ping—an,ZHUGuang—hua,YANGLi-fa
(SchoolOfComputerScienceandTechnology,
Xi’artUniversityofPostsandTelecommunications,Xi’an710121,China)
Abstract:InordertOincreasetheefficiencyofthegridresourcescheduling,akindOfimprovedgridre—
sourceorganizationwayandschedulingmechanismwithstratifiedthoughtandmethodisputforwardbased
onthe10adinformationtableandresourcesstatisticstable,whichcanraisetheresourceshitprobability,
reducestheresourceseektime,andrealizestheloadbalancingwithingridsystems.Analysesoftheemula—
tionexperimentshowthat,comparedwiththetraditionalway,thenewisofgoodexpansibility,andcan
upgradetheperformanceofthegridsystem.
Keywords:grid;resourcemanagement;taskscheduling
[责任编辑:祝剑]
(上接第93页)
Circuitdesignofahysteresiscomparatorwithband—gapstructure
XUJing-ping
(SchoolofElectronicEngineering,Xi’allUniversityofPostsandTelecommunications,Xi’an710121,China)
Abstract:Consideringthatthetraditionalband-gaphysteresiscomparator’Sinputvoltagecannotbelower
than2V,andthechip’Sareaisverylarge,tomeetthedemandsoflowvoltageandmicropower,ahyster-
esiscomparatorwithband—gapstructurecircuitisdesigned,whosechipstaticelectriccanbelowtO40uA
only.ThecircuitiscompletedwithHspicesoftwarebasedonBiploarprocess.Simulationresultsshow
that,theefficiencyisupto85%bydifferentsupplypowers,thehysteresisvoltageis8mV,andthevolt—
ageoverthelimitissmallwhentheinputvoltageorthetemperaturechanges.
Keywords:DC-DCconverter;band-gap;hysteresiscomparator;bipolar
[责任编辑:孙
书
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万方数据
DC-DC转换器中低压迟滞比较器的电路设计
作者: 徐静萍, XU Jing-ping
作者单位: 西安邮电学院,电子工程学院,陕西,西安,710121
刊名: 西安邮电学院学报
英文刊名: JOURNAL OF XI'AN UNIVERSITY OF POST AND TELECOM
年,卷(期): 2011,16(1)
本文链接:http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_xaydxyxb201101022.aspx