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CMOS电压调整器的设计

陈晓明  
【摘要】:对于当今应用越来越广泛的便携式电子设备,如手机,MP3等等,均是由电池驱动的。电池随使用的时间的加长,电压会显著降低;另外,随着超大规模集成电路的发展,人们可以在一块芯片上集更多的晶体管和电路单元,而不同的电路单元,它们所需要的电压以及电压的性能指标是不相同的;同时,便携式电子设备,可能由于意外情况,如用户不小心短路,电池接反等而烧坏。因此,为了保证这些设备的正常工作,必须提供稳定的特定的有保护的电压。人们常常设计一个特别的电路单元,提供给系统所需要的电压,以满足系统所需。 本文根据实际应用中的需要,提出了一种实用的电压调整器的设计。其原理包括参考电压电流电路,2.7V及1.8V电压调整电路,过流保护电路以及低压检测电路四个部分。本文改进的带隙参考电路,权衡了输出电压随温度变化(-40oC~80oC)和随电压变化(2.9V-5V)的影响,将带隙参考输出电压的变化稳定在1mV;采用可调电阻(On die tuning),可以有效控制工艺参数波动对带隙参考电压输出的影响。2.7V电压调整电路,使用了高效电压泵升压,减小了电压调整器的导通压降,并且电路在稳定时间,纹波大小,功率消耗和所需的芯片面积之间取得一个平衡。同时,还设计了过流保护电路,在系统过流的时候自动开启,保护系统不受过流的冲击。设计了可编程的低电压检测电路,可以通过MCU编程决定系统允许的最低电压,方便灵活,防止过低的电压损坏系统。电路采用中芯国际0.18微米工艺。 仿真表明,系统整体性能优异,能完全满足实际应用中的需要。


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