应用于捕获引擎的堆叠结构设计

发布时间：2021-12-21 20:03

　　随着智能手机、智能手表、运动手环等移动设备的逐渐普及,其定位导航部件是重要的功耗来源。而捕获引擎作为全球定位系统接收机中的主要高能耗单元,提升其电源转换效率对于增强卫星导航系统接收机的续航能力尤为重要。目前大多数捕获电路的电源管理采用DC-DC方式,其主要有线性稳压器LDO和开关电源转换器两大类;由于LDO的转换效率较低,一般捕获电路采用开关电源结构提升转换效率,通常可以达到80%-90%。但是在传统捕获电路的结构下,由于开关电源大电容的引入,采用这种方法会导致芯片面积较大,同时最好情况下仍然会存在10%左右的电源损耗。为了进一步提升电源转换效率,降低损耗,本文在此基础上引入了电压堆叠技术,提出了基于堆叠架构的捕获电路,通过模块间的电流复用降低电源损耗,提升转换效率至95%以上。同时针对不同的工作环境,解决了该堆叠结构在不同频率下基于不同负载差值电流的最佳电容设计,减小了电路面积,并且给出了具体的设计尺寸供以参考。最后本文基于SMIC28nm工艺完成了堆叠电路的原理图设计,版图设计以及流片实测。最终通过N6705B电源分析仪以及示波器DSOX4024实测得到电路的性能参数为:在设计电容...

【文章来源】： 东南大学江苏省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：71 页

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 课题背景与意义
    1.2 国内外研究现状
    1.3 研究内容
    1.4 设计指标
    1.5 论文组织
第二章 电压堆叠研究综述
    2.1 电压堆叠原理
    2.2 电源管理单元
        2.2.1 开关电容工作原理
        2.2.2 时钟非交叠电路工作原理
        2.2.3 几种常见的开关电容结构
    2.3 电平转换电路
    2.4 堆叠负载
    2.5 影响堆叠结构的主要因素
    2.6 本章小结
第三章 电压堆叠设计
    3.1 捕获引擎堆叠架构
        3.1.1 捕获原理及其主要结构
        3.1.2 负载电流水平
    3.2 PMU设计
        3.2.1 开关电源SCVR设计
        3.2.2 其它结构的PMU设计
    3.3 电平转换电路设计
    3.4 本章小结
第四章 基于不同环境下的最佳电容设计
    4.1 基于同一频率下不同差值电流的仿真验证
    4.2 基于不同频率下不同差值电流的仿真验证
    4.3 最佳纹波电容及最佳效率电容
    4.4 本章小结
第五章 综合仿真测试
    5.1 版图设计
    5.2 后仿真结果
        5.2.1 SCVR综合仿真结果
        5.2.2 电压堆叠综合仿真结果
    5.3 堆叠芯片及其实测结果
        5.3.1 芯片及测试环境
        5.3.2 测试结果
    5.4 综合对比
    5.5 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 研究工作总结
    6.2 进一步工作展望
致谢
参考文献
作者简介


【参考文献】：
期刊论文
[1]宽范围低功耗亚阈值电平转换单元的设计 [J]. 卢奕岑,蒋见花,袁甲,商新超.  微电子学与计算机. 2015(08)
[2]一种独立调节两相脉宽的不交叠时钟产生电路 [J]. 朱颖佳,刘力源,李冬梅.  半导体技术. 2009(10)

硕士论文
[1]低纹波高效率开关电容DC-DC转换器的研究与设计[D]. 王科军.复旦大学. 2011



本文编号：3545092