在新一代的纳米级芯片的应用中,经常需要很低的电压去驱动低功耗的电路的运行,并且需要增加供电电池的寿命。但是传统的开关电容电路或者基于电感拓扑的DC-DC电路的功耗太大,并且占用很大的芯片面积。而电荷泵电路可以很好的解决这些问题,并且不需要电感,能很好的消除电磁干扰,这还可以使电荷泵电路被封装在灵敏的射频接收器或者是无线设备的芯片中。本文采用TSMC0.5μm工艺设计了一种内嵌LDO的电荷泵型DC-DC转换器。它可以在1.8V到5.5V的范围内实现2.5V到5.5V之间的6个输出电压,并且具有自动模式转换的功能。该电路还具有电流限制,软启动,过温保护等功能,在关断模式下,该电路的静态电流不足1μA。并且该电路还具有跳周期功能,可以根据输出负载的变化控制跳过的时钟周期,提高了电路的转换效率。本文先是对电荷泵电路进行了理论分析建模,着重分析了线性模式,跳周期模式,以及LDO模式的控制方式,然后对其中的基准源,振荡器,模式选择子模块的设计进行了详细的介绍,在对电荷泵的原理以及子模块设计进行了理论分析之后,还使用Hspice软件对芯片的整体功能进行了仿真验证,通过整体仿真,证明了芯片很好的满足了设计目标。
