面向微能量收集的高效率BUCK轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì).pdf

1、隨著無(wú)線與低功耗電子器件的發(fā)展，以及傳感器、微電子機(jī)械能量系統(tǒng)（MEMS）等組件的不斷進(jìn)步，引發(fā)了微能量收集技術(shù)的變革，在將來(lái)一大批的新興應(yīng)用中，特別是物聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)，微能量收集成為必不可缺的要素。微能量收集包括各種能量來(lái)源，比如動(dòng)能、電磁能、熱能、原子能和生物能等。對(duì)于功率密度僅在幾u(yù)W/cm2到幾十mW/cm2之間的環(huán)境能量（包括光、溫差、振動(dòng)等），如此之小的能量要采集并使用它，就必須盡量減小收集過(guò)程和電壓轉(zhuǎn)換過(guò)程的能量損耗，提高電壓

2、轉(zhuǎn)換器等電源管理電路的轉(zhuǎn)換效率。
　　本文首先對(duì)電源管理控制芯片的產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了闡述，并介紹了能量收集芯片的重要性，其次針對(duì)DC-DC轉(zhuǎn)換器的基本原理，基本連接方式以及驅(qū)動(dòng)方式進(jìn)行了逐一介紹分析。本文設(shè)計(jì)了一款基于微能收集的高效率PWM調(diào)制的BUCK型轉(zhuǎn)換芯片，該芯片具有靜態(tài)功耗低，轉(zhuǎn)換效率高等優(yōu)點(diǎn)，特別是在輕載的效率要遠(yuǎn)高于一般BUCK型轉(zhuǎn)換器。芯片采用CSMC0.35um CMOS工藝研制，對(duì)包括帶隙參考源、誤差放大

3、器、比較器、鋸齒波生成器、死區(qū)時(shí)間控制的設(shè)計(jì)做了重點(diǎn)研究并給出了模擬結(jié)果，然后對(duì)整體電路的構(gòu)架設(shè)計(jì)和系統(tǒng)工作原理進(jìn)行了詳細(xì)的分析，并對(duì)芯片在輕載時(shí)的效率進(jìn)行了優(yōu)化。本文所有的模擬仿真是通過(guò)Cadence軟件模擬環(huán)境下的Spectre對(duì)子電路和系統(tǒng)的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行的，仿真結(jié)果表明，芯片的子電路以及整體電路在不同的環(huán)境下運(yùn)行正常。在完成子電路、整體電路的原理分析和電路設(shè)計(jì)仿真之后，對(duì)整體電路的版圖進(jìn)行了設(shè)計(jì)，應(yīng)用 Cadence的Calibr