【摘 要】
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随着电力电子技术的快速发展和创新,DC-DC电源转换器被广泛应用在各个领域中,尤其是光纤通信。在光纤通信的接收端,光电探测器一般都反向偏置,利用光电效应将接收到的微弱光信号转变成电脉冲信号,因此需要提供偏置电压使其工作在反向偏置状态。但是该偏置电压较高,而光接收机采用的电源电压不足够使光电探测器工作在反向偏置状态。针对这一问题,本文基于0.35um的BCD工艺,设计了一款适用于光接收端的升压型DC
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随着电力电子技术的快速发展和创新,DC-DC电源转换器被广泛应用在各个领域中,尤其是光纤通信。在光纤通信的接收端,光电探测器一般都反向偏置,利用光电效应将接收到的微弱光信号转变成电脉冲信号,因此需要提供偏置电压使其工作在反向偏置状态。但是该偏置电压较高,而光接收机采用的电源电压不足够使光电探测器工作在反向偏置状态。针对这一问题,本文基于0.35um的BCD工艺,设计了一款适用于光接收端的升压型DC-DC电源转换器芯片。该芯片具有低输入电压、响应速度快和稳定性高等特点。首先,本文介绍了DC-DC电源转换器的三种拓扑结构和常用的导通方式、调制方式、控制模式。根据电源转换器的工作原理及性能指标,选取了PWM调制方式、DCM导通方式和峰值电流模式,并以此为基础构造了芯片的整体结构框架。其次,利用Virtuoso原理图编辑工具进行子模块设计,包括带隙基准模块、电流检测器模块、误差放大器模块、PWM 比较器模块、逻辑驱动模块、振荡器模块和各种保护模块。误差放大器采用电流镜结构代替传统的多级运放结构,既可以简化芯片结构,又可以使增益不随频率改变;振荡器利用修调网络改变充电电流的大小,为芯片提供多种开关频率;限流保护电路利用D触发器构成的分频计数模块将参考电压设置为台阶式电压,抑制浪涌电流,从而达到保护芯片的目的。然后,在电路设计完成之后,对芯片进行整体仿真,仿真结果表明:输入电压范围为3.3V～5V,输出电压为10V,输出电压纹波维持在70mV以内。仿真结果与指标一致,达到设计目标。最后,根据芯片的功能和指标,进行版图布局。利用Virtuoso版图编辑工具,确定晶体管尺寸,完成版图布线。版图完成后,进行DRC和LVS验证。
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