检索结果-内蒙古大学图书馆

传感器与微系统 2012年第7期31卷 120-122,129页

作者：潘银松杨帅举刘凤琳余华重庆大学光电技术及系统教育部重点实验室重庆400030

无线传感器网络的应用越来越广泛,根据从环境中获取能量的需要,提出一种两级电荷泵结构的dc-dc升压转换器,通过两级升压将热电发电机产生的低压升至工作电压,该结构具有体积小、转换效率高等优点。仿真结果表明:使用0.18μm CMOS低阈值... 详细信息

无线传感器网络的应用越来越广泛,根据从环境中获取能量的需要,提出一种两级电荷泵结构的dc-dc升压转换器,通过两级升压将热电发电机产生的低压升至工作电压,该结构具有体积小、转换效率高等优点。仿真结果表明:使用0.18μm CMOS低阈值电压工艺时,能够将低压0.1 V升至2.5 V,在输入电压为0.1 V时,转换效率为45%,功耗为3.1μW。

关键词：热电 dc-dc升压转换器低压低功耗

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能量收集最大功率点跟踪dc-dc升压转换器设计

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半导体技术 2020年第11期45卷 834-840页

作者：韦雪明覃毅青侯伶俐桂林电子科技大学广西无线宽带通信与信号处理重点实验室广西桂林541004 成都华微电子科技有限公司成都610041

通过提升功率传输效率和降低电路功耗,设计了一种适用于低功率微弱能量收集的dc-dc升压转换器。升压转换器主要包括核心电路、最大功率点跟踪(MPPT)电路、零电流开关(ZCS)转换电路、振荡器、电荷泵和偏置电路。采用开路电压法检测输入功... 详细信息

通过提升功率传输效率和降低电路功耗,设计了一种适用于低功率微弱能量收集的dc-dc升压转换器。升压转换器主要包括核心电路、最大功率点跟踪(MPPT)电路、零电流开关(ZCS)转换电路、振荡器、电荷泵和偏置电路。采用开路电压法检测输入功率,并适时调整开关导通时间,以调整输入阻抗,实现对能量源的MPPT传输;同时,采用特殊供电的ZCS,减小电路的亚阈值泄漏,提升转换效率。基于65 nm CMOS工艺对dc-dc升压转换器进行设计,芯片面积为260μm×380μm。仿真结果表明,在输入功率-7^-30 dBm内、能量源内阻50Ω~10 kΩ的条件下,跟踪效率峰值为99.81%。同时,在最低输入电压为35 mV、dc-dc转换器输出电压为1 V时,电路转换效率峰值为90.46%,整体功耗低于1.2μW。

关键词：能量收集最大功率点跟踪(MPPT) dc-dc升压转换器低功耗高效率

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应用于能量收集的自启动dc-dc升压转换器

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微电子学 2018年第5期48卷 585-589页

作者：包蕾韦保林王德民李兴旺韦雪明桂林电子科技大学广西精密导航技术与应用重点实验室广西桂林541004

基于SMIC 0.18μm CMOS工艺,设计了一种应用于能量收集的自启动dc-dc升压转换器。系统包括两级升压结构,第一级自启动模块实现亚阈值电压输入,将电压升至可供第二级主升压结构使用的电压。两级升压结构中,均采用了基于栅交叉耦合的电荷... 详细信息

基于SMIC 0.18μm CMOS工艺,设计了一种应用于能量收集的自启动dc-dc升压转换器。系统包括两级升压结构,第一级自启动模块实现亚阈值电压输入,将电压升至可供第二级主升压结构使用的电压。两级升压结构中,均采用了基于栅交叉耦合的电荷泵,对其中的电荷传输开关进行改进,克服了传统Dickson电荷泵的体效应问题,提高了电压增益和转换效率。仿真结果表明,dc-dc升压转换器能在300mV输入下实现自启动,输出电压为1.8V,纹波电压约为4mV,效率达到69%。

关键词：能量收集 dc-dc升压转换器电荷泵压控振荡器

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应用于温差发电机的dc-dc升压转换器

应用于温差发电机的DC-DC升压转换器

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作者：杨帅举重庆大学

学位级别：硕士

无线传感器网络广泛应用于环境、建筑、医疗和军事等领域。随着传感器中传感和传输器件体积的不断缩小，电池逐渐占用了无线传感网络节点的大部分体积，成为传感器小型化的瓶颈。目前，大部分的无线传感器网络节点使用两节AA电池供能。... 详细信息

无线传感器网络广泛应用于环境、建筑、医疗和军事等领域。随着传感器中传感和传输器件体积的不断缩小，电池逐渐占用了无线传感网络节点的大部分体积，成为传感器小型化的瓶颈。目前，大部分的无线传感器网络节点使用两节AA电池供能。当电池能量耗尽时，就必须进行更换或者充电。对某些无线传感器网络，例如可植入医学传感器和动物追踪装置，电池更换比较困难。从传感器工作环境中获得能量，来驱动电路，既能消除电池体积的制约，又能有效延长传感器的寿命，成为国内外研究的热点。随着热电材料性能的不断改善，利用微小温差ΔT发电的温差发电机（Thermoelectric Generator，TEG），成为从环境中获取能量的一个很好的选择。但温差发电机所提供的电压较低，不能直接用作集成电路的工作电压。因此需要设计出一种dc-dc电源管理电路，对温差电偶发电机的输出电压进行提升，使其输出电压能够直接供给无线传感器使用。首先，介绍了温差电现象，分析其工作原理和工作特点。根据温差发电机的工作环境，输出电压和输出功率的特点，进行电学模型的建立，并将电学模型引入dc-dc升压转换器的设计仿真中。其次，选择合适的dc-dc升压转换器结构。升压转换器有两种不同的结构，一种要使用到电感，一种使用到电容。利用电感进行升压的Boost型结构需要使用到数值较大的电感才能够达到较高的工作效率，但在目前的集成电路工艺中很难实现这样的电感，因此选择使用电荷泵型结构。当电荷泵型升压转换器中使用金属-绝缘层-金属结构的电容时，电路能够达到较高的工作效率，并且在集成电路工艺中能够便捷的实现。然后，对电荷泵型dc-dc升压转换器电路进行整体设计，转换器结构包括两级电荷泵子结构，其中第一级电荷泵将温差发电机产生的低压升至1V左右的电压，供给第二级电荷泵作为电源电压使用。第二级电荷泵结构利用第一级电荷泵电路产生的电压工作，其中脉冲频率调制（Pulse Frequency Modulation, PFM）振荡器受到电压反馈回路和温度保护电路的控制，保证电路能够输出稳定的电压并且在芯片温度过高时，能够阻止电路继续工作，从而避免高温时电路失效。最后，利用GSMC0.18μmCMOS工艺对电路进行设计仿真，分析电路性能，并且画出了电路整体版图。仿真结果表明：①所设计的dc-dc升压转换器电路能够有效地将温差发电机所产生的0.2V低压上升至2.3V。②对电路的性能分析表明，与同类型的电路相比，该电路具有低功耗，高效率，高输出电压的特点。③该电路版图设计占用面积为489.6×693.4μm2，并且没有使用到外接器件，能够实现全集成，满足为传感器供电的小型化要求。

关键词：无线传感器温差发电机电荷泵 dc-dc升压转换器

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PFM模式同步整流dc-dc升压转换器芯片的设计

PFM模式同步整流DC-DC升压转换器芯片的设计

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作者：黄莹南京邮电大学

学位级别：硕士

随着电子设备的不断发展,其体积的小型化、性能的高效化等趋势都在促使电源必须随之不断进步,并对其精度、效率和集成度等提出了更高的要求。开关电源不同于线性电源,凭借其在效率、体积、重量和稳压范围上的优势,逐渐成为市场的主流。... 详细信息

随着电子设备的不断发展,其体积的小型化、性能的高效化等趋势都在促使电源必须随之不断进步,并对其精度、效率和集成度等提出了更高的要求。开关电源不同于线性电源,凭借其在效率、体积、重量和稳压范围上的优势,逐渐成为市场的主流。在开关电源应用场合中轻载情况较为常见,因此研究轻载条件下的高效dc-dc转换器具有重要的现实意义。本文设计了一种PFM模式同步整流dc-dc升压转换器芯片,其创新点在于设计了倒灌电流更小、静态功耗更低的自适应过零检测电路,实现同步整流,提升芯片的转换效率。该芯片采用PFM模式进行调制,以限流为主要手段来控制半导体开关器件的通断。芯片内部集成的功率开关管NMOS和同步整流管PMOS在导通电阻特性上具有一定优势,且本文设计了可通过输入输出端电压大小变化进行调节的最小导通时间控制模块,赋予了电路具有一定的动态适应能力。该芯片外围元器件为一个电感和两个电容,在轻载条件下具有低输出纹波,低负载调整率和高效率的优势。本文采用Cadence spectre平台对所设计的dc-dc升压转换器电路模块进行电路设计与仿真,并通过功能验证后,基于0.35μm CMOS工艺实现版图设计,最终对芯片进行了实际性能测试。仿真和测试结果表明:该芯片输入电压范围为0.9V3.3V,输出电压范围为1.8V5.0V,调整内部反馈电阻后可对输出电压大小进行选择,其中输出电压典型值为3.3V。芯片静态电流约为6.6μA,输出纹波小于60mV,同时在负载调整率和线性调整率方面表现突出。在轻载条件下,整体转换效率达85%以上。因此所设计的dc-dc升压转换器在诸多场合中如鼠标、键盘、低功耗无线装置、游戏控制器和家用医疗器械等都将有广泛的应用。

关键词： dc-dc升压转换器 PFM模式同步整流高效率

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一种dc-dc升压转换器的设计

一种DC-DC升压转换器的设计

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作者：高艳丽西北工业大学

学位级别：硕士

开关稳压电源具有集成度高、外围电路简单、电源转换效率高等优点，在各种电子产品中得到广泛的应用。dc-dc转换器是开关稳压电源的重要分支。本论文基于使用电池供电的便携式电子产品的应用背景，研究设计了一种PSM方式电压控制模式的D... 详细信息

开关稳压电源具有集成度高、外围电路简单、电源转换效率高等优点，在各种电子产品中得到广泛的应用。dc-dc转换器是开关稳压电源的重要分支。本论文基于使用电池供电的便携式电子产品的应用背景，研究设计了一种PSM方式电压控制模式的dc-dc升压转换器。该转换器具有实现电路简单、输出电压精度高、转换效率高等优点。本文在讨论dc-dc升压转换器的工作原理的基础上，对其进行了系统构架设计，将它划分为开关主回路模块、振荡器模块和稳压控制模块。开关主回路属于外围电路，本文重点研究片内的振荡电路和稳压控制电路。振荡器采用由迟滞比较器和恒流源充放电电路组成的张弛振荡器(设计频率为1MHZ，占空比为94％)。其中迟滞比较器具有较好的抗干扰能力，且转换速度快；恒流源充放电电路可获得较高的电源电压抑制比和温度稳定性。稳压控制电路的作用是将输出端电压稳定在24V。本文采用电压型脉冲跨周期调制(PSM)方式，该调制方式在负载较轻情况下效率很高。其具体实现电路由迟滞比较器、D触发器和与门组成，具有结构简单，实现方便的特点。利用Hspice软件对振荡器和升压转换器整体电路的性能进行了仿真验证。在典型工艺情况下，在规定工作温度(-40℃～85℃)范围和电源电压(2.6V～5.5V)范围内，振荡器的频率精度为±3％。蒙特卡罗分析结果显示，振荡器的频率精度为±14％。整体电路的仿真结果表明输出电压可以较好的稳定在24V，在滤波电容为10uF的情况下，输出电压纹波范围在±1％以内。

关键词：便携式电子产品开关电源 dc-dc升压转换器张弛振荡器脉冲跨周期调制

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一种高效率升压型dc-dc转换器设计

一种高效率升压型DC-DC转换器设计

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作者：易磊南京邮电大学

学位级别：硕士

随着通信技术与集成电路技术的迅速发展,电子设备已经完全融入人们的工作和生活中。各类电子设备的正常运行都需要依赖电源管理芯片,开关电源凭借其转换效率高、稳定性好、体积较小等优点,拥有广阔的应用市场,主要涉及电池驱动的便携式... 详细信息

随着通信技术与集成电路技术的迅速发展,电子设备已经完全融入人们的工作和生活中。各类电子设备的正常运行都需要依赖电源管理芯片,开关电源凭借其转换效率高、稳定性好、体积较小等优点,拥有广阔的应用市场,主要涉及电池驱动的便携式电子设备,如蓝牙键鼠、头戴耳机、家用血压计等。巨大市场需求下,人们对开关电源的转换效率有了更高的期待。高的转换效率将显著增加便携式电子设备的续航时间,提升产品竞争力,因此针对高效率dc-dc转换器的研究具有现实意义。本文设计了一种基于PWM/PFM调制模式的全负载高效率升压型dc-dc转换器,可根据负载电流的变化,实现PWM和PFM模式的自动切换。轻载时,系统工作在PFM模式,降低开关损耗,有效提升轻载转换效率,并加入电感峰值限流,减小输出电压纹波。在dcM状态下,利用休眠模式电路,降低静态功耗,并提出一种抗振铃电路,减少电磁干扰的同时,进一步提升轻载转换效率。本文进行模块电路设计时,在满足设计指标要求的前提下,选用功耗更低的电路结构。基准电压源采用耗尽管结构搭建,拥有极低的静态电流,并加入了软启动功能;振荡器的设计选择结构更简单、功耗更低的环形振荡器;用导通阻抗采样方式来设计电流采样电路,不产生额外功耗。此外,还加入真关断电路,使能关断时,实现输入、输出通路的真关断,进一步提升续航时间。本文设计的芯片应用时所需的外围器件包括一个储能电感和两个滤波电容,分析后得到其最优取值。本文的dc-dc转换器采用ASMC 0.18μm CMOS工艺进行设计,在Cadence spectre平台上进行仿真,验证仿真结果符合设计指标,并进一步完成版图设计工作。流片完成后进行芯片实测,结果表明:输出电压典型值为3.3V,10m A轻载条件下,转换效率达到92.5%,输出电压纹波约7m V。全负载最高效率可以达到93.1%,在负载电流小于200m A时,系统效率始终维持85%以上。此外,该芯片的负载调整率和负载响应特性表现良好,符合设计指标要求。

关键词： PWM/PFM调制高效率 dc-dc升压转换器耗尽基准

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采用增量电导MPPT算法的大型独立太阳能灌溉系统建模 ——案例分析：农村地区和卢旺达山坡

采用增量电导MPPT算法的大型独立太阳能灌溉系统建模 ——案例分...

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作者： EMILE NIRINGIYIMANA（王华）华北电力大学(北京)

学位级别：硕士

粮食安全是人类的基本需求,目前我们已经发明了不同的技术用于改善相应的灌溉系统和农业生产。世界上80%以上的人口直接或间接地依赖农业。然而,由于偏远地区的频繁的电力短缺,以及考虑灌溉水泵的燃料成本,有些地区的水泵灌溉系统无法... 详细信息

粮食安全是人类的基本需求,目前我们已经发明了不同的技术用于改善相应的灌溉系统和农业生产。世界上80%以上的人口直接或间接地依赖农业。然而,由于偏远地区的频繁的电力短缺,以及考虑灌溉水泵的燃料成本,有些地区的水泵灌溉系统无法正常运行。这些问题导致了一些山区和偏远地区粮食供给和安全的不稳定。本文主要基于增量电导的最大功率点跟踪(MPPT)功能,在Matlab仿真中开发出30kW独立太阳能光伏发电灌溉系统,以提高灌溉系统效率和稳定性。系统动态建模使用Matlab-Simulink完成光伏阵列100个模块,5-kHz dc-dc升压转换器增加从光伏阵列(273 Vdc)到500 Vdc的电压,1980-Hz 3级3相VSC,系统产生1O-kvar电容器组滤波谐波通过VSC。VSC将500 Vdc链路电压转换为260 Vac,作为电机泵的输入电源,并保持单位功率因数。该系统可灌溉1237.5m3/天的水,灌溉时间为3小时,灌溉18.5Ha的农作物。为了保持系统的稳定性能,系统实现了包括110V标称电压的备用电池,该电池在晴天充电,并且可以在阴天和夜晚没有太阳辐射时在系统中输送电压。从模拟结果可以显示该物理光伏系统的有效性能。

关键词： SPV系统 MPPT Inc.C算法 dc-dc升压转换器 3级3相VSC

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无线低功率传输能量接收端的设计

无线低功率传输能量接收端的设计

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作者：葛鹏鹏南京邮电大学

学位级别：硕士

无线能量传输技术在智能移动终端设备、医疗、航天航空、汽车充电等方面有巨大的应用潜力,成为了近些年来的研究热门,而能量接收端的设计又是无线功率传输的核心组成部分。本文针对无线能量传输能量采集器进行了研究设计:首先介绍了现... 详细信息

无线能量传输技术在智能移动终端设备、医疗、航天航空、汽车充电等方面有巨大的应用潜力,成为了近些年来的研究热门,而能量接收端的设计又是无线功率传输的核心组成部分。本文针对无线能量传输能量采集器进行了研究设计:首先介绍了现阶段国内外无线功率传输技术和能量采集器的研究情况,介绍了其发展现状以及未来趋势;然后对电路中的整流器以及dc/dc开关电源基本原理进行了阐述;接下来根据系统方案中的模块电路,使用仿真软件设计出具体模块电路并对其性能验证,主要包括有源整流器电路,带隙基准电源电路,振荡器电路等;最后对整体电路进行仿真以及版图设计。在AC/dc有源整流器部分,设计了片内集成CMOS晶体管整流器,用CMOS管代替传统的二极管全波整流电路,这样提高了整流电路的转换效率和集成度;而dc/dc转换器部分是Boost型升压电路,采用电流控制模式PFM调制方案,这种方案在轻载情况下有很高的转换效率,而且有很快的响应速度。同时在电路中内置电压电流检测电路,有效的实现电路的过流、过压保护。设计了待机控制电路,实现了低待机损耗。本文使用标准的SMIC 0.18μm CMOS工艺进行了电路以及版图的设计仿真。仿真结果表明输入电压可以低至0.9V,输入0.9V时输出电压可以达到1.65V,负载电流65mA,最高效率可达75%。目前芯片整流器电路已经进行流片。

关键词：能量采集器有源整流器 dc-dc升压转换器无线低功率传输

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微弱能量高效收集集成电路关键技术研究

微弱能量高效收集集成电路关键技术研究

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作者：覃毅青桂林电子科技大学

学位级别：硕士

微电子技术发展速度可谓日新月异,高数据传输率、低延时、低功耗的移动通信技术不断兴起。同时,低功耗、多功能的芯片设计成为研究的热点,得益于这两方面的因素,物联网(Io T)技术引起人们的关注。汽车行业、智能家居、医疗电子等领域都... 详细信息

微电子技术发展速度可谓日新月异,高数据传输率、低延时、低功耗的移动通信技术不断兴起。同时,低功耗、多功能的芯片设计成为研究的热点,得益于这两方面的因素,物联网(Io T)技术引起人们的关注。汽车行业、智能家居、医疗电子等领域都出现了物联网技术的身影。覆盖范围更宽的网络和大量的物联网设备使得传统电池供电模式变得繁琐。因此,为了解决频繁更换电池带来的繁琐性,低功耗、高效率的环境能量收集技术被提出。在环境能量收集中,如室内光能、射频能量和人体温差等能量值较低,可视为微弱环境能量。本文设计了低功耗、高效率、适用于微弱环境能量收集具有最大功率跟踪(Maximum Power Point Tracking,简称MPPT)的dc-dc升压转换器。MPPT电路可以跟踪到能量源输出的最大功率点,使能量收集电路更能适应复杂环境下的能量收集,提升收集效率。高效率的dc-dc升压转换器能够将收集到的低电压环境能量进行升压转换,供给自身电路运行和负载消耗。另外一方面,通过分析导通损耗、开关损耗和自身电路的耗能,计算出最优控制频率,实现微弱能量收集的高效率收集。主要工作内容包括:(1)设计低功耗的MPPT电路。区别于大功率的MPPT电路,本文设计的MPPT电路采用开路电压法,适用于微瓦级的能量收集,具有低功耗、高效率的特点。通过分析泄漏电流对采样电压的影响和阻抗匹配对最大功率传输的影响。实现能量源输出功率-7d Bm～-30d Bm,最低输入电压35m V,内阻范围50Ω～10kΩ的最大功率跟踪。(2)研究高效率的升压转换器。dc-dc升压转换器采用零电流开关(Zero-Current Switching,简称ZCS)提升转换效率,ZCS采用高性能比较器和时序控制电路相结合,因此实现转换器的低功耗和高效率。另一方面采用特殊供电的驱动电路既提升了ZCS的速度又减小亚阈值泄漏电流带来的能量损失。本文设计的微弱能量最大功率跟踪dc-dc升压转换器基于65nm CMOS工艺设计,采用Cadence仿真结果表明,电路实现能量源输出功率范围-7d Bm～-30d Bm的功率跟踪和升压转换器。dc-dc转换器输出1000m V时,峰值转换效率90.4%,峰值跟踪效率99.8%。同时电路整体功耗低于1.2μW。

关键词：微弱能量收集最大功率跟踪(MPPT) dc-dc升压转换器高效率低功耗

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