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负电压电荷泵电源的设计

姜明方  
【摘要】: 随着科技的进步,半导体集成电路技术得到了突飞猛进的发展。主要的信号处理过程由数字电路完成,而低电压、低功耗和降低电路面积已经成为了模拟电路的主要要求之一,为了得到满足要求的电路,电子产品的电路结构与工艺越来越复杂,电子产品对负电压的需求也越来越多。本文中所研究的负电压电荷泵电路具有广阔的市场前景和应用范围。 本文所研究的电荷泵主要由负电压电荷泵产生和控制电路组成,具有浪涌电流抑制电路,使用了带有负电压电荷泵的直接驱动结构而节省了普通驱动结构所必须的大耦合电容,因而节约了成本,电路板级空间。可广泛的应用于音频驱动电路、LCD背光灯驱动、闪存的浮栅控制等各种领域。该电路输入电压为2.5V,电源电压为1.8V和3.3V双电源供电。输出电压为-1.8V,在18Ω负载电阻的条件下输出电流100毫安。由于电荷泵电路普遍存在难以完全关断和导通的问题,很大程度上限制了电荷泵的电源转换效率,文章通过详细分析开关电源的工作原理,对开关电路结构进行改进,消除了传输电压的损失。本文的控制电路采用线性控制模式,减小了输出电压的纹波,提高了电源转换效率,极大地增强了电路的性能。 本文的负电压电荷泵的设计采用SMIC公司的0.18μm CMOS工艺,利用Cadence、Hspice等EDA软件。仿真数据表明设计的电路能良好,满足预设的指标要求。


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