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DC-DC转换器中低压迟滞比较器的电路设计

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DC-DC转换器中低压迟滞比较器的电路设计 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 ...

DC-DC转换器中低压迟滞比较器的电路设计
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 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,Ic2V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 [1]徐静萍.DC-BC转换器中低压高速驱动电路的设计 [J].西安邮电学院学报,2010,15(1):98—100. [2]AlanBGrebene.BipolarandMOSAnalogIntegrated CircuitDesignEM].NewYorkJohnWileyand Sons,1984. [3]Paul1LGray,PaulJ.Hurst,StephenH.Lewis,et ak,AnalysisandDesignofAnalogIntegratedCircuits (第4舨)[阅.北京:高等教育出版社,2000. [4]Raz,avi13.模拟CMOS集成电路设计I-MI.陈贵灿译. 西安:西安交通大学出版社,2003. E5]王松林,洪益文,等.一种新颖的具有带隙结构的误差 放大器设计EJ].电子器件,2008,3(3):838—840. [6]盛敬刚,陈志良,等.1V电源的cM0s能隙电压基准 源EJ].半导体学报,2005,26(4):826—829. (下转第97页) 万方数据 第1期 乔平安,等:一种改进的网格资源组织及其任务调度 ·97· [73徐武,吴克捷,周卫东,等.一种基于策略的可扩展风 vimnments[J].InternationalJournalofCommunica- 格资源管理 机制 综治信访维稳工作机制反恐怖工作机制企业员工晋升机制公司员工晋升机制员工晋升机制图 口].计算机应用研究,2007,24(7):tionSystems,2007,19(6):639—657. 211—213. [9]尚明生.网格计算中的任务调度算法研究[D].成都: E8]BRADLEYA,CURRANNK,PARRZG.Resource 电子科技大学,2007. 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 关于书的成语关于读书的排比句社区图书漂流公约怎么写关于读书的小报汉书pdf 娜] 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
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分类:工学
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