MEMS微型燃料電池電源管理芯片設(shè)計.pdf

1、隨著當(dāng)今社會科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，人口的急速增長，人類對電子產(chǎn)品以及新型能源的需求也日益增加。將新型能源直接應(yīng)用于電子產(chǎn)品也成為了當(dāng)今電子產(chǎn)品主要的發(fā)展方向之一。其中新型能源的電源管理系統(tǒng)對于新型能源能否直接應(yīng)用于電子設(shè)備有很重要的影響，新型能源的電源管理系統(tǒng)成為了當(dāng)今研究的熱點之一。本文針對被動式甲醇燃料電池設(shè)計了一款電源管理芯片并進行了仿真研究。
　　設(shè)計上采用1×/1.33×/1.5×/2×自適應(yīng)電荷泵模塊作為核心模塊。其特點

2、是隨著燃料電池的輸入電壓的變化，模塊進行相應(yīng)的倍乘模式升壓，使輸出電壓保持在一個固定值，達到穩(wěn)壓輸出的作用。設(shè)計中為了降低電荷泵內(nèi)部的MOS開關(guān)管的磨損，加入了跳周期比較器模塊。芯片工作頻率為振蕩器模塊產(chǎn)生時鐘信號，時鐘頻率為1MHz。芯片設(shè)計中加入很多輔助性模塊，例如偏置電路模塊、誤差放大模塊、控制模式模塊、帶隙基準模塊、電源選擇模塊，確保達到更好的工作特性。電源管理芯片包括以下優(yōu)點:靜態(tài)功耗小、燃料電池可利用輸入電壓范圍增大、電源轉(zhuǎn)

3、換效率提高、電磁干擾減小。
　　實驗仿真上采用Cadence軟件，工藝采用0.5μmCMOS工藝。仿真實驗結(jié)果表明:負載電流由0mA～150mA變化，可利用的燃料電池輸入電壓范圍增大到2.6V～5.5V;芯片輸出電壓保持在5V穩(wěn)定輸出時，靜態(tài)功耗僅為0.3mW;通過所得數(shù)據(jù)的計算，可得隨輸入電壓的增加，倍乘模式增加，電源轉(zhuǎn)換效率也隨之降低，但是1.33×模式的轉(zhuǎn)換效率要比1.5×模式的高出10％，這說明倍乘模式可以提高電源的轉(zhuǎn)換效