現(xiàn)代便攜式電子設備中低壓高能效關鍵電路的設計與研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代集成電路技術的發(fā)展,以手機、數(shù)字播放器、隨身醫(yī)療設備等為代表的便攜式消費電子產品發(fā)展迅速,也使低壓、高能效集成電路的設計技術受到高度關注。這不僅來自于工藝向納米尺度發(fā)展的需要,也是為了適應電源低壓化趨勢,延長便攜式產品等主要依賴電池供電設備的有效工作時間,且有利于節(jié)能環(huán)保。由于模擬電路在現(xiàn)代電子系統(tǒng)包括便攜式設備的電源系統(tǒng)和一些關鍵模塊中有廣泛應用,而其工作模式又不同于數(shù)字電路,使得模擬電路的低壓設計面臨更多挑戰(zhàn)。
　　

2、 有鑒于此,本文對便攜式設備的電源系統(tǒng)及若干常用模塊的低壓和高能效設計展開研究,并對相關新技術領域的發(fā)展給予極大關注,論文的主要內容和創(chuàng)新包括:
　　 1、新能源領域研究的突破使得微型燃料電池成為未來便攜式設備最有希望的能量來源,可望解決鋰電池能量密度有限的技術瓶頸。然而,微型燃料電池輸出電壓低的特點給其電路應用帶來很大障礙。對此,論文提出低壓啟動模塊的設計,利用動態(tài)襯底偏置技術實現(xiàn)boost變換器的亞閾值啟動,且可以不依賴于特

3、殊工藝,在滿足超低電壓啟動的同時降低了制造成本。為更好配合boost變換器工作,還設計了獨特的三階段供電策略以及相應的供電切換模塊,依據(jù)不同階段采用不同的控制器供電策略。此外,由于燃料電池具有能量密度高但功率密度低的特點,當需要給鋰離子電池充電時難以同時支持對負載供電和充電兩項任務,論文為此提出一種基于單電感多輸出的動態(tài)功率分配方法。該方法在抑制交叉調制的同時實現(xiàn)了輸入功率限制,并具有對電池進行恒流／恒壓充電的功能。
　　 2、

4、電壓基準幾乎為所有電子系統(tǒng)所必備,而低電壓基準是模擬設計中的一個技術難點。對此論文提出了一種新穎的亞閾值工作設計方案。為進一步提高其集成度和兼容性,還提出了一種全CMOS結構,使之與邏輯工藝有極好的兼容性。且具有低功耗的特點。所實現(xiàn)的低電壓基準可廣泛適用于植入式探頭等微功耗應用場合。
　　 3、針對便攜式設備中主要的耗能部件—背光源,論文在降壓開關變換器和線性電流調整器相結合的方案基礎上,提出采用自適應輸出電壓調整技術以進一步提