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一种应用于AMOLED的SIMO电源芯片设计

作　者: 马颖乾
导　师: 张波
学　校: 电子科技大学
专　业: 微电子学与固体电子学
关键词: 单电感多输出有机发光二极管线性调整率功率节省模式
分类号: TM46
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 55次
引　用: 2次
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内容摘要

多输出电源管理单元可以在保证电子设备性能的同时,有效的降低电子系统的功耗。其中,单电感多输出(single inductor multiple output SIMO)开关变换器是多输出电源管理单元的一个重要发展方向。有源矩阵有机发光二极管(Active Matrix Organic Light Emitting Diode AMOLED)具有柔软、透明、画质清晰、节能环保等特点,被视为是最具潜力的下一代新型平面显示技术。AMOLED显示面板需要一个正电源电压和负电源电压。因此本文结合SIMO开关变换器和AMOLED驱动电路的特点,设计了一款应用于AMOLED面板的SIMO开关变换器芯片。它的输入范围为2.3V~5.5V,最大输出功率为750mW,输出正电压4.6V,负电压可变,最低可达-6V。芯片具有很好的线性调整率。在不同负载下,芯片自动切换调制模式,在宽负载范围内保持较高效率。为了进一步减小外围面积,芯片采用内部补偿以保证环路的稳定性。本文首先分析SIMO开关变换器基本分类和工作模式,然后分析芯片的设计思想并分析整体电路的设计,其中重点分析整体电路的环路稳定性,包括环路增益的计算及环路的补偿,以及如何提高系统的工作效率等性能指标。其次,本文根据整体功能设计子电路的电路结构,并详细分析了系统设计中自己负责的子电路的基本工作原理,包括补偿与误差跨导放大电路、可变延迟电路和启动延迟电路。在原理分析与电路设计的基础上,运用HSPICE仿真软件在各种容差下对子电路进行了功能验证和性能参数的仿真。最后,论文对整体电路中的所设计子模块的相关功能整体电路的功能和典型性能参数进行了仿真验证,仿真波形和数据均满足设计要求。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-8
第一章引言  8-14
  1.1 多输出电压电源管理芯片的国内外动态  8-9
  1.2 多输出电源管理芯片的发展方向  9-11
  1.3 课题意义和实际价值  11-12
  1.4 课题来源  12
  1.5 本文所做的工作  12-14
第二章单电感多输出变换器基础  14-32
  2.1 单电感多输出电源变换器的基本分类  14-20
    2.1.1 同型SIMO 开关变换器  14-16
    2.1.2 双极型SIMO 开关变换器  16-19
    2.1.3 混合型SIMO 开关变换器  19-20
  2.2 单电感多输出变换器的工作模式  20-27
    2.2.1 连续导通工作模式  20-24
    2.2.2 不连续导通模式（DCM）  24-25
    2.2.3 伪连续导通模式（PCCM）  25-27
  2.3 本文采用的工作模式  27-32
第三章系统级设计  32-51
  3.1 单电感多输出电源管理芯片的系统考虑  32-39
    3.1.1 高效率设计  32-37
    3.1.2 线性瞬态调整能力的考虑  37-39
  3.2 系统的整体架构与工作原理  39-44
    3.2.1 系统功能描述  39-41
    3.2.2 系统工作原理  41-44
  3.3 系统控制环路设计  44-51
第四章子电路的设计与仿真  51-76
  4.1 误差放大器及补偿电路设计  51-63
    4.1.1 电路原理分析  52-59
    4.1.2 电路仿真结果  59-63
  4.2 可变延迟电路设计  63-69
    4.2.1 电路原理分析  64-66
    4.2.2 电路仿真结果  66-69
  4.3 启动延迟控制电路设计  69-76
    4.3.1 电路原理分析  69-74
    4.3.2 电路仿真结果  74-76
第五章整体电路联合仿真  76-79
  5.1 启动过程  76-77
  5.2 线性瞬态响应  77-78
  5.3 效率与输入电压、负载电流的关系  78-79
第六章结论  79-80
致谢  80-81
参考文献  81-83
攻读硕士学位期间取得的研究成果  83-84

一种应用于AMOLED的SIMO电源芯片设计

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