一种全集成高效率多通道神经电刺激电路

设计了一种超低待机功耗、高效率的16通道高压神经电刺激集成电路(IC)。该电路主要包括1个基于串-并联电荷泵的高压产生模块，以及1个16路独立配置的通道输出驱动电路模块。高压产生模块将输入的1.65 V低压域电压转换为高压域电压6.6、9.9、13.2 V;通道输出驱动电路根据设定的刺激电流和电极负载情况动态选择合适的高压域电压以提高电刺激效率。经测试，在1.65 V输入电压和3.3 V电源电压下，该电路待机时静态功耗约为7.6 nW,由待机至电刺激电路工作切换时间小于36 ns,电荷泵输出最大电压可达12.7 V,约为电源电压的4倍，通道控制电路能输出最高1 mA的刺激电流。与传统的固定电源电压电刺激电路相比，消耗的能量最高减少了76.9%。     

一款基于电荷泵高压内电源的恒定跨导轨到轨运算放大器

设计了一款基于电荷泵高压内电源的恒定跨导轨到轨运算放大器.输入级采用PMOS差分对结构,通过电荷泵产生高于电源电压的输入级内电源,使运放在轨到轨输入范围能正常工作并保持输入跨导恒定.电荷泵电路所需的时钟信号通过内部振荡器电路产生,再通过电压自举电路和时序电路产生所需电平的非交叠开关控制信号,最后利用时间交织结构输出连续稳定的高压内电源.在电荷泵实现中还采用了辅助开关结合跟随运放的结构降低了主开关在切换时的毛刺.该运放在折叠式共源共栅结构中使用增益自举结构提高了总体增益,输出级采用class AB类输出结构实现轨到轨输出.该运算放大器基于0.5μm CMOS工艺完成电路与版图设计,仿真结果表明,在5 V电源电压下,直流增益为150.76 dB,单位增益带宽为53.407 MHz,相位裕度为96.1°,输入级跨导在轨到轨输入共模范围内的变化率为0.001 25%.     

高压电源管理中内部稳压器的设计

设计了一用于高压电源管理芯片中的内部稳压器电路,为系统中低压模块提供稳定的电源电压输入.电路分为基准和线性稳压器两个部分.整个电路结构为:峰值电流源为Brokaw基准供电,获得的基准电压输入后端放大器的正向端中,运用线性稳压器结构进行降压,为后级各模块提供三组不同的电压,又根据各个电源使用场合的不同,对数字电源加入关断机制,并且加强了功率电源的负载调整能力,有效地防止了后续模块的不正常工作.系统测试表明,电路能够产生三组需要的电压,并在容差范围内能够使系统正常工作.     

输电线路架空地线取电系统电源变换模块仿真设计

本文为输电线路架空地线取电系统设计出配套的电源变换模块,并对模块电路进行了仿真分析。该电源变换模块可以实现9~100V交流输入到12V直流输出的转换。通过设计整流电路、搭建电路模型、分析电路的输入输出特性,从而得到相对稳定的直流电压源。通过设计电压变换电路将整流电路输出的直流电压进行转换,得到系统所需的12V直流电压,文中优化了电路控制信号脉冲占空比,得到了不同输入电压情况下的最优脉冲占空比,拟合出最优占空比随输入电压变化曲线。     

基于偏流补偿的低失调运算放大器的设计

基于双极型工艺,设计了一种具有低输入失调电压、低输入偏置电流的运算放大器。电路结构包含偏置电路、差分输入级电路、中间级电路和输出级电路。差分输入级电路采用共射-共基耦合对,能够降低失调电压,并且采用基极电流补偿结构抵消输入偏置电流在外围电路上所产生的影响,提高电路精度。中间级为整个电路提供增益,并且将双端输入信号转换为单端输出信号。输出级电路为AB类输出级,具有低静态功耗,能够提高电路效率,增大电路带负载能力并为负载提供更多功率。电路采用齐纳修调技术,在封装后对芯片进行修调,避免封装后引入的二次失调。流片后测试结果表明：在±15 V电源电压条件下,输入失调电压≤10μV,输入偏置电流≤3 nA,输入失调电流≤1.5 nA,大信号电压增益≥110 dB。     

低输入电压DC-DC升压转换器的启动电路

针对DC-DC升压转换器在低输入电压下无法正常工作的问题,提出了一种基于电容自举原理的低输入电压的启动电路.采用CSMC公司的0.5μm CMOS混合信号工艺库进行电路设计与仿真,考虑到结构复杂的振荡器在较低电源电压下不能理想工作,同时为减小电路功耗,电路采用两种不同简单结构的环形振荡器实现电容自举,并利用反馈控制模块进行合理的逻辑控制.仿真结果表明,0.8 V低输入电压时,通过升压电路转换,可将V_(dd)升高到2.4 V;振荡信号变化时,输出电压变化微小,可以为DC-DC升压转换器提供稳定的电源电压.     

一种具有超低待机功耗的片上供电电源

在分析无线数码产品控制电路在正常工作状态和待机状态下对供电电源的不同要求的基础上,本文提出了一款能够满足这一系列要求的片上供电电路.该供电电路具有在正常工作模式下稳定输出电压、在待机模式下将整个系统消耗的电流限制在超低电流的作用,并通过开关管等结构保证了分别在两种模式下负责供电的电路不会互相干扰.从而既能够保证控制电路在工作模式下的正常工作,又能够实现系统在待机模式下的超低功耗.     

数字化直流电流互感器二次激励电源研究

为了提高直流电流互感器的测量精度,研究出一种能根据采样电流大小调整激励电源输出电压的交流稳压电源系统.该系统以TMS320LF2407型DSP为核心,采用DSP技术和步进电机控制技术实现高精度直流电流互感器二次激励电源设计,采用小信号直流电流传感器及A/D转换电路解决二次激励电源的非线性补偿问题.实验结果表明:该系统输出交流电压幅度稳定度可达 0.5%,完全满足直流电流互感器实际使用要求.     

双向工作的电源逆变器

如果我们想在负载不均匀的电池正、负输入和输出端之间改变电荷方向,我们就得采用能反相的直流变压器。解决办法之一就是采用图1所示的对称回扫变换电路。该电路能够从一个正电源产生一个负电压输出,或者从一个负电源产生一个正电压输出。在该电路启动的时候,输出端场效应晶体管的衬底二极管,将输出电压提升到同步开关工作开始所需的电压值。如果门控开关信号是对称的,那么输出电压将接近输入电压的95％,而转换效率将大于80％。通     

用于AC/DC开关电源芯片的片内电源电路

本文设计了一种应用于AC/DC开关电源芯片的片内电源电路。该电路输入电压范围110V～220V,输出电压稳定在约5.8V。本电路仅在开关电源芯片中功率开关关断的半周期,通过高压JFET抽取外部电源电能给储能电容充电,来维持输出电压的稳定,具有输入电压范围广,电路结构简单的特点。通过HSPICE仿真实验,取得预期的效果。     

基于高压BCD工艺的内集成自举电路

设计了一款基于高压BCD工艺的内集成MOS自举电路,将其应用于高压集成电路(HVIC)。对传统的内集成MOS自举电路进行改进,该改进版内置MOS自举电路集成升压控制模块,实现在HVIC通电后屏蔽HVIC输入信号,并通过集成的升压电路将自举电容电压充到预期值,解决了以往使用传统的内置MOS自举功能时,因充电速度慢、充电电压低所导致的触发HVIC欠压保护和电器频繁停机问题。基于SMIC 3μm BCD工艺对所设计的自举电路的HVIC进行流片验证。测试结果表明,升压电路将HVIC供电电压从15 V升高至16.4 V,自举电容电压可达到预期值,同时实现了替代外接自举二极管或通过SOI工艺内置自举二极管的自举功能。     

基于ADP3806的高功率LED驱动电路设计

设计了一种基于ADP3806的高功率发光二极管(LED)的高效驱动电路。ADP3806是一款开关模式电源控制器,拥有双环路恒定电压和恒定电流控制、远程精确电流检测以及关断和可编程可同步开关频率,能提供恒定电流。同时在设计中利用单端原边电感转换器(SEPIC),其可以提供一种可以高于或低于输入电压的输出电压,在适当的占空比下工作,使连续传导模式(CCM)和脉冲宽度调制(PWM)控制变得简单,提高了效率,并且避免由变压器泄漏电感带来的电压尖峰和振铃。从而在需要进行升压和降压转换来同时驱动多个高功率LED的场合,这个设计是非常适合的。     

一种低失调高压大电流集成运算放大器

基于结型场效应晶体管(JFET)和双极型晶体管(BJT)兼容工艺,设计了一种低失调高压大电流集成运算放大器。电路输入级采用p沟道JFET (p-JFET)差分对共源共栅结构;中间级以BJT作为放大管,采用复合有源负载结构;输出级采用复合npn达林顿管阵列,与常规推挽输出结构相比,在输出相同电流的情况下,节省了大量芯片面积。基于Cadence Spectre软件对该运算放大器电路进行了仿真分析和优化设计,在±35 V电源供电下,最小负载电阻为6Ω时的电压增益为95 dB,输入失调电压为0.224 5 mV,输入偏置电流为31.34 pA,输入失调电流为3.3 pA,单位增益带宽为9.6 MHz,具有输出9 A峰值大电流能力。     

基于高频高压交流母线多组输出直流电源的研制

本电源是基于高频高压交流母线具有多组输出的直流电源，它具有高达200kHz的开关频率，后级的整流电路由于高频交流母线的存在，使得变压器和电感的设计变得简单，滤波电容的选择也更容易。本电源由PFC电路提供400V的高压直流输入，再由MOSFET组成全桥逆变电路，在固定额率的PWM发生电路和IR2110 MOSFET驱动电路作用下，只加—个谐振电感就可实现开关管的零电压开通，可在大大降低开关损耗和噪声的同时实现直流交流的变换。整流部分采用倍流整流电路以提高原边电压的利用率，可输出低压大电流。由于采用肖特基管，—方面可使得二板管的损耗可以接受，另外—方面还避免了采用同步整流电路所面临的电路结构复杂和驱动困难。     

36kV/10kW CO2激光器充电电源的研制

为了改善现有CO2激光器工频LC谐振充电时充电电压随激光器工作频率升高而降低、影响激光输出的稳定性和光束质量,不利于装置的小型化和轻量化的问题。采用全桥逆变结构和串联谐振软开关电路,研究了36kV/10kW高频高压充电电源。该电源系统采用三相380V交流电作为供电系统,大功率智能功率模块作为全桥逆变电路。逆变交流信号经串联谐振电路及高频脉冲变压器得到高压脉冲信号,高压脉冲经整流给负载电容充电,电源应用电压电流双闭环控制系统,输出电压、电流经采样及放大后,反馈到电源控制芯片SG3525,芯片SG3525通过判断反馈信号的大小,控制输出脉冲宽度调制驱动信号的占空比。激光器放电频率为25Hz时,电源输出电压为37kV,峰值输出功率为13.05kW,充电效率为0.826。结果表明,该高频高压充电电源适合用作CO2激光器的高压充电电源。     

一款高精度低功耗电压基准的设计与实现

设计了一款高输出电压情况下的高精度低功耗电压基准电路.电路采用了比例采样负反馈结构达到较高和可控的输出电压,并利用曲率补偿电路极大地减小了输出电压的温度系数.针对较宽输入电压范围内的超低线性调整率规格,给出了多级带隙级联的电路结构.针对功耗和超低负载调整率的问题,电路采用了基于运算放大器的限流模式和内置大尺寸横向扩散金属氧化物半导体(LDMOS)晶体管的设计.该电路在CSMC 0.25 μm高压BCD工艺条件下进行设计、仿真和流片,测试结果表明,该电压基准输出电压为3.3V,温度系数为19.4×10-6/℃,线性调整率为5.6 μV/V,负载调整率为23.3 μV/V,工作电流为45 μA.     

CO2激光器高压高频充电电源的应用研究

为改善现有CO2激光器工频充电电源体积、重量大、充电精度低等缺点,开展高频高压充电电源的研究,研制一台采用全桥逆变结构和串联谐振软开关电路、输出电压36 kV、输出平均充电功率为10 kJ／s的高频高压充电电源。该电源系统采用三相380 VAC作为供电系统,大功率智能功率模块（IPM）作为全桥逆变电路,逆变交流信号经串联谐振电路及高频脉冲变压器得到高压脉冲信号,高压脉冲经整流给负载电容充电;同时,电源应用电压、电流双闭环控制系统,输出电压、电流经采样及放大反馈到电源控制芯片SG3525,SG3525通过判断反馈信号的大小控制输出PWM驱动信号的占空比。实验结果表明：电源输出电压36 kV,输出平均功率为10.8 kJ／s,充电效率为0.82,电源纹波系数为1％。电源系统保证了激光器稳定工作在30 Hz条件下。     

Very Low Power, Low Voltage, High Accuracy, and High Performance Current Mirror

A novel low power and low voltage current mirror with a very low current copy error is presented and the principle of its operation is discussed.In this circuit,the gain boosting regulated cascode scheme is used to improve the output resistance,while using inverter as an amplifier.The simulation results with HSPICE in TSMC 0.18 μm CMOS technology are given,which verify the high performance of the proposed structure.Simulation results show an input resistance of 0.014 Ω and an output resistance of 3 GΩ.The current copy error is favorable as low as 0.002％ together with an input (the minimum input voltage of vin,min～ 0.24 V) and an output (the minimum output voltage of vout,min～ 0.16 V) compliances while working with the 1 V power supply and the 50 μA input current.The current copy error is near zero at the input current of 27 μA.It consumes only 76 μW and introduces a very low output offset current of 50 pA.