【摘 要】
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近年来,微显示技术迅速发展。特别是硅基有机发光二极管（Organic Light-Emitting Diode,OLED）技术,因其使用了更加完备的CMOS工艺,将像素矩阵和相应驱动电路制作在同一单晶硅衬底上,具有体积小、响应速度快、易携带、功耗低、高分辨率、工作温度范围宽等优点,成为了微显示领域的研究热门,在军事、医学、工业及消费电子领域具有着广泛的应用。硅基OLED需要一路负电压以驱动像素电路
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近年来,微显示技术迅速发展。特别是硅基有机发光二极管（Organic Light-Emitting Diode,OLED）技术,因其使用了更加完备的CMOS工艺,将像素矩阵和相应驱动电路制作在同一单晶硅衬底上,具有体积小、响应速度快、易携带、功耗低、高分辨率、工作温度范围宽等优点,成为了微显示领域的研究热门,在军事、医学、工业及消费电子领域具有着广泛的应用。硅基OLED需要一路负电压以驱动像素电路,因此为其提供一路负压是硅基OLED研究中的重要课题之一。本文的目的就是设计一种负压DC-DC变换器,给硅基OLED微显示驱动芯片的公共阴极提供一路负电压。本文设计了一种产生负压的Cuk变换器,论文的内容主要分为两个部分,第一部分讲述Cuk拓扑结构,首先介绍了Buck、Boost、Buck-Boost和Cuk这四种常用DC-DC变换器的模型,结合课题要求,选择输入与输出极性相反的Cuk拓扑结构,通过计算获得主要器件参数,包括电容、电感、电流检测电阻、功率MOSFET、二极管。第二部分是脉冲宽度调制（Pulse Width Modulation,PWM）电路,在负压DC-DC变换器的开关控制电路选取上,基于脉冲宽度调制,选择内环电流反馈与外环电压反馈相结合的峰值电流模式控制方法。使用峰值电流模式控制方法时,要对电感上电流进行检测,本文采用比例管方法来对电感上电流进行检测,使得功率损耗变小,准确性也比较高。整体结构确定下来之后,进行系统的稳定性讨论,内环电流反馈存在次谐波振荡问题,需要斜坡补偿电路;外环是电压反馈,使用电阻电容补偿网络保证电路具有足够的相位裕度。然后对PWM子模块电路进行设计,包含了带隙基准、斜坡补偿电路、整波电路、误差放大器、比较器、振荡器、RS触发器和驱动电路等,其中驱动电路采用一种低功耗非交叠驱动电路,减小贯通电流损耗;振荡器模块使用一种新型的低温漂环形振荡器结构,在-40～125℃温度范围内频率的偏移率为3.2%。最后在0.18μm BCD工艺下进行仿真和版图设计。仿真结果显示,在2MHz开关频率和5V电源电压下,输出电压在-1～-6.495V范围内动态可调,输出负压的纹波稳定在3m V以内,线性调整率在20m V/V以下,负载调整率1m V/m A以下,转换效率达到88%。
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