中文引用格式: 郭威,張有濤,國洪軒,等. 一種寬輸入低紋波電荷泵負壓電源芯片設(shè)計[J]. 電子技術(shù)應(yīng)用,2025,51(10):24-31.
英文引用格式: Guo Wei,Zhang Youtao,Guo Hongxuan,et al. Design of charge pump negative voltage power supply chip with wide input range and low output ripple[J]. Application of Electronic Technique,2025,51(10):24-31.
引言
隨著5G技術(shù)的迅猛發(fā)展及其應(yīng)用需求的日益增長,射頻芯片作為5G通信系統(tǒng)中的關(guān)鍵組件,受到了學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的廣泛關(guān)注。增強型氮化鎵器件憑借其優(yōu)異的特性,如較低的導(dǎo)通電阻、柵電容和輸出電容,以及較高的功率密度和擊穿電壓,在射頻領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用[1-3]。為了實現(xiàn)對增強型氮化鎵器件的穩(wěn)定驅(qū)動,需要使用到生成負電壓的負壓電源[4]。負壓電源可以通過基于電感或電容構(gòu)成的電荷泵電路實現(xiàn)。其中,基于電感的電荷泵能夠生成紋波較小且工作效率較高的負壓,但使用電感元件會引入電磁干擾(Electromagnetic Interference,EMI),EMI不僅會導(dǎo)致射頻系統(tǒng)的能量損耗,還會產(chǎn)生額外的噪聲,從而影響系統(tǒng)性能[5];相比之下,傳統(tǒng)電荷泵生成的負壓雖然幾乎沒有EMI,但是效率低、輸出紋波大[6-7]。
在射頻等對電磁干擾比較敏感的領(lǐng)域,若需實現(xiàn)穩(wěn)定且高效的電源管理,電荷泵電源芯片無疑是極具性價比的選擇,但其較大的輸出紋波限制了其使用場景。針對這一問題,本文設(shè)計并實現(xiàn)了一種低紋波、寬輸入范圍的負壓電荷泵。該電荷泵能在高壓和低壓條件下均保持低紋波的輸出;可通過片外電阻直接調(diào)節(jié)電荷泵的工作頻率,方便輸出端濾波。最后的仿真結(jié)果表明,該芯片能夠滿足不同應(yīng)用環(huán)境的電源需求,具有實用性。
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作者信息:
郭威1,張有濤2,國洪軒1,孫立濤1
(1.東南大學(xué) 集成電路學(xué)院,江蘇 無錫 214000;
2.南京國博電子股份有限公司,江蘇 南京 211111)

