TFT—LCD驱动芯片内置电荷泵频率及开关网络优化

引入了一种应用于TFT-LCD驱动芯片的内置正负倍压电荷泵结构.在对其动作原理进行分析的基础上,对该电荷泵进行了时钟频率及开关网络中开关尺寸的优化并得到了最优的升压效率及功率效率.基于0.18 μm高/中/低混合电压CMOS工艺的仿真结果表明,该优化方案是行之有效的:电路工作在最优时钟频率f=15 kHz时,可以使升压效率达到最大值(2 mA负载,升压效率最高达到86.7%);而开关网络采用最优的开关尺寸设置,可以使电荷泵的功率效率达到最高(2 mA负载,f=15 kHz, 功率效率经优化后达到83.6%).该电荷泵电路已被成功应用于一款TFT-LCD驱动芯片中.     

适用于低压EEPROM编程的双电荷泵电路系统设计

设计了一款应用于低电源电压EEPROM的双电荷泵电路结构,提供存储单元编程所需的高压。基于传统Dickson结构,设计主次两级电荷泵结构：次级电荷泵为两级升压结构,输出电压可增强时钟的驱动能力、抬高其高电平;主级电荷泵采用传输管栅压提升的结构及驱动能力增强的时钟对内部电容进行充放电,提高主级电荷泵每级的传输能力及整体电路的工作效率,最终实现低电源电压下产生高压的目的。同时,通过使能时序控制稳压系统电路,保证了输出电压的稳定性。仿真结果显示,电荷泵升降压速度快、纹波小、效率高。该双电荷泵电路已实际应用于芯片设计中,采用0.18μm EEPROM工艺流片,输出高压稳定,达到设计要求,并且性能良好。     

一种应用于EEPROM的片上电荷泵电路设计

设计了一种应用于EEPROM的片内电荷泵电路系统。该电路基于Dickson电荷泵结构,通过使用稳定的参考电压驱动压控振荡电路,从而产生了占空比小于50%的精确时钟,提高了电荷泵升压速度;通过使用调压电路,限制并稳定了输出电压。HSPICE仿真结果显示:在5 V电源电压下,时钟频率高达2.085 MHz。电荷泵仅需要56.256μs就可以输出15.962 V的高压。电荷泵的电压上升时间快,性能优越。     

TFT-LCD驱动芯片内置电源电路IP核设计

设计了一种采用0.25μm CMOS低压/中压/高压混合电压工艺的TFT-LCD驱动芯片内置电源电路IP核.该IP模块包括低压降线性稳压电路、电荷泵升压/反压电路、VCOM驱动电路和VGOFF驱动电路等,能够提供驱动芯片的系统工作电压和TFT-LCD的驱动电压.所产生的电压值可实现编程控制,具有启动时间快、工作稳定和较低的温度系数等特点.仿真与测试结果表明,在上电200ms后能够生成稳定、正确的输出电压.电源电路模块的总静态功耗小于2mW.     

TFT-LCD驱动芯片内置电源电路IP核设计

设计了一种采用0.25μm CMOS低压/中压/高压混合电压工艺的TFT-LCD驱动芯片内置电源电路IP核.该IP模块包括低压降线性稳压电路、电荷泵升压/反压电路、VCOM驱动电路和VGOFF驱动电路等,能够提供驱动芯片的系统工作电压和TFT-LCD的驱动电压.所产生的电压值可实现编程控制,具有启动时间快、工作稳定和较低的温度系数等特点.仿真与测试结果表明,在上电200ms后能够生成稳定、正确的输出电压.电源电路模块的总静态功耗小于2mW.     

用于TFT-LCD液晶显示的可调电荷泵设计

为了满足TFT-LCD液晶显示的驱动要求,设计了一种通过控制饱和区MOS管的导通电阻来调节输出电压的可调电荷泵。与传统的电荷泵相比,该电荷泵通过负反馈系统进行控制,具有输出可调、最少外围器件、低纹波、易于集成等优点。采用此可调电荷泵电路的芯片已在UMC0.6μm-BCD工艺线投片,测试结果表明,该可调电荷泵电路工作良好,独特的稳压方式使得电荷泵输出纹波降至最低,并且电荷泵的电容尺寸小,从而减小了整个系统的PCB面积,可调电荷泵正电压输出范围为10～30V,负电压输出范围为-5～-30V,负载电流为50mA时,输出纹波为27mV,可调电荷泵的整体效率可达80%。     

用于相变存储器的超低输出纹波2X/1.5X电荷泵

本文针对相变存储器编程驱动电路,提出了一种超低输出电压纹波的开关电容型电荷泵。该电荷泵可根据输入电压的不同,自适应工作在2X/1.5X升压模式之间,以获得更高的电源转换效率。相比于传统开关电容型电荷泵,在充电阶段泵电容被充电至预先设定的电压值Vo-VDD(Vo为预期的输出电压);放电阶段,泵电容串联在输入电压VDD与输出端,通过此方法将电荷泵输出端电压稳定在Vo,并有效的降低了由于电荷分享所造成的输出纹波。在中芯国际40nm标准CMOS工艺模型下,对电路进行了仿真验证,结果表明在输入电压为1.6-2.1V,输出2.5V电压,最大负载电流为10mA,输出电压纹波低于4mV,电源效率最高可达91%。     

一种快速升压的片上电荷泵电路设计

设计了一种快速升压的片上电荷泵电路,该电路由时钟产生电路和电荷泵核组成。电荷泵核基于传统Dickson电荷结构,在前四级引入预充管,增加节点初始电压,提高电荷泵升压速度,时钟产生电路能产生占空比约为30%的稳定时钟信号,用它驱动电荷泵核可以减小充放电流失配等问题,进一步提高电荷泵升压速度。基于华虹NEC 0.35μs CMOS工艺,HSPICE仿真结果显示：在5V电源电压下,电荷泵仅需要57.625μs就可以从0V升压到20V,比传统的MOS管Dickson电荷泵快了20.055μs。     

基于低压CMOS工艺的新型负电压型电荷泵电路

采用UMC 0.18 μm 1.8 V/3.3 V CMOS工艺设计并流片验证了一个应用于生医刺激器的新型负电压型电荷泵电路.介绍了几种典型的负电压型电荷泵电路,比较其优缺点,在此基础上设计了一个新型4级交叉耦合型负电压电荷泵.和现有的结构相比,该电路在启动过程和工作过程中都不存在过压问题,器件任意两端口之间的电压均小于电源电压VDD,同时降低了MOS器件衬底效应、反向漏电流对电荷泵效率的影响.电荷泵的电容采用MIM电容,升压电容为50 pF,输出电容为100 pF.芯片面积为2.3 mm×1.3 mm,测试结果表明负电压型电荷泵电路输出电压为-10.3 V,系统最高效率为56％.当输出电流为3.5 mA时,输出电容为100 pF时,纹波电压为150 mV.     

一种用于H桥功率驱动电路的电荷泵设计

提出了一种可驱动H桥功率电路的电荷泵.为了简化电路设计和确保电路稳定性,本电荷泵采用两倍压电荷泵电路拓扑结构,通过加入两路反馈控制电路来提高电荷泵充电电流和输出电压值的控制精度以及电源转换效率.设计采用0.35μm BCD工艺,通过Cadence Spectre仿真器表明,在负载电流为5mA条件下,电荷泵正常工作时输出电压范围广(10~40V),电源转换效率最高达到91%,输出电压建立所需时间为579μs.样片实测结果显示,在不同输入电压条件下,输出电压纹波控制在385mV以下.