BUCK型DC-DC转换器中电流源的分析与设计

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微电子技术是高科技和信息产业的核心技术,微电子产业已成为当前新经济时代的基础产业。在给人们生活带来诸多便利的同时,现代复杂的电子产品也向电源性能提出了挑战。于是,电源管理芯片应运而生,已成为当今集成电路产业的重要产品之一。电源管理芯片能够提供高性能电源输出,广泛应用于PDA,移动电话,GPS等各种便携设备。作为电源管理芯片中的重要组成部分,电流源在工作状态下容易受到电源电压和温度的影响,所以提升集成电流源的电源调整率和温度系数性能是本文研究的主要目标。本论文的目的是设计出某BUCK型DC-DC电源管理芯片的电流源电路。根据不同的电路应用,分别设计出偏置电流源和基准电流源。本论文以常用的widlar电流源为基础,分析输出电流与温度或电源电压的关系。通过MOS管和电阻的共同作用,来调节输出电流的温度系数,得到偏置电流源。在设计基准电流源过程中,针对widlar电流源存在的不足,提出电路的改进方案。首先以小信号分析方法,得到电流源的反馈环路增益与电源抑制能力的关系,通过在其环路中引入运算放大器而获得更低电源调整率的输出电流;其次对于基准电流源的温度系数,通过改变电路结构增加额外的与温度相关的参数,多个温度参数共同作用以实现二阶温度补偿的方法,获取了具有更低温度系数的输出电流。本文在探求电路设计理论的同时,在仿真中还考虑了工艺角的影响,使得仿真结果更加接近实际。本文电路采用UMC 0.6um BICMOS工艺,经HSPCIE仿真软件进行验证,仿真结果满足设计要求。
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