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A large-current, highly integrated switched-capacitor divider with a dual-branch interleaved topology and light load efficiency improvement

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Frontiers of Information Technology & Electronic Engineering 2022年第2期23卷 317-327页

作者： Sheng LIU menglian zhao zhao YANG Haonan WU Xiaobo WU College of Electrical Engineering Zhejiang UniversityHangzhou 310027China College of Information Science and Electronic Engineering Zhejiang UniversityHangzhou 310027China

Because it is magnet-free and can achieve a high integration level,the switched-capacitor(SC)converter acting as a direct current transformer has many promising applications in modern ***,designing an SC converter with large current capability and high power efficiency is still *** paper proposes a dual-branch SC voltage divider and presents its integrated circuit(IC)*** designed SC converter is capable of driving large current load,thus widening the use of SC converters to high-power *** SC converter has a constant conversion ratio of 1/2 and its dual-branch interleaved operation ensures a continuous input *** effective on-chip gate-driving method using a capacitively coupled floating-voltage level shifter is proposed to drive the all-NMOS power *** to the self-powered structure,the flying capacitor itself is also a bootstrap capacitor for gate driving and thus reduces the number of needed components.A digital frequency modulation method is adopted and the switching frequency decreases automatically at light load to improve light load *** converter IC is implemented using a 180 nm triple-well BCD *** results verify the effectiveness of the dual-branch interleaved operation and the self-powered gate-driving *** proposed SC divider can drive up to 4 A load current with 5–12 V input voltage and its power efficiency is as high as 96.5%.At light load,using the proposed optimization method,the power efficiency is improved by 30%.

关键词： Switched-capacitor converter Dual branch Integrated circuit Bootstrap gate driver

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Design and implementation of a high dimming ratio LED drive controller

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Journal of Semiconductors 2009年第2期30卷 90-95页

作者：徐孝如吴晓波赵梦恋严晓浪 Institute of VLSI Design Zhejiang University

This paper presents a high dimming ratio light emitting diode （LED） drive controller chip with digital mode dimming （DMD）. The chip is composed of a boost power converter and a dimming control block. A novel constant on time （COT） control strategy is proposed for boost converter to achieve high dimming ratio. In addition, a fast enough load transient response of the converter power stage ensures its high dimming ratio. The COT control circuit operates mainly based on two current-capacitor timers and a finite state machine （FSM）. The LED drive controller chip is designed and fabricated in 1.5μm bipolar CMOS-DMOS （BCD） process with a die area of 1.31 x 1.43 mm^2. Experimental results show that the proposed LED drive system works well. And, as expected, the minimum LED dimming on time of 1.0μs and the corresponding dimming ratio of 1000 ： 1 at 1 kHz dimming frequency are successfully achieved.

关键词： BCD process boost converter COT control LED drive high dimming ratio

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开关型DC-DC控制芯片片上软启动电路设计

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固体电子学研究与进展 2011年第2期31卷 185-189页

作者：吕婧吴晓波赵梦恋浙江大学超大规模集成电路研究所杭州310027

针对传统开关型DC-DC控制芯片软启动电路需使用片外电容,且难以实现全片上集成的缺点,提出一种全数字方式实现的片上软启动电路,可实现软启动功能的全片上集成。集成了该电路的控制芯片具有启动平稳、对启动瞬间的电压过冲和电流浪涌具... 详细信息

针对传统开关型DC-DC控制芯片软启动电路需使用片外电容,且难以实现全片上集成的缺点,提出一种全数字方式实现的片上软启动电路,可实现软启动功能的全片上集成。集成了该电路的控制芯片具有启动平稳、对启动瞬间的电压过冲和电流浪涌具有良好抑制功能等特点。由于减少了芯片的引脚和省去了片外电容,还有利于缩小整机体积,降低系统设计的复杂度和成本。数字电路的可移植性使得此软启动电路可方便地应用于各类DC-DC开关电源。该电路已成功集成在一PWM(Pulse width modulation)型Buck控制芯片中,该芯片在TSMC 0.35μm工艺下流片。测试结果表明芯片成功实现了8 ms的软启动过程,展现了对于过冲电压和浪涌电流的良好抑制能力。

关键词：片上软启动开关电源集成

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一种带锁相环的多模式时钟发生电路设计

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固体电子学研究与进展 2008年第4期28卷 569-574页

作者：宋爽赵梦恋陈海吴晓波严晓浪浙江大学超大规模集成电路设计研究所杭州310027

为提高开关电源控制芯片使用灵活性,优化对开关电源效率、纹波等性能的控制,并方便噪声滤除,提出一种带锁相环的多模式时钟发生电路芯片的设计。该电路可提供选择1.7MHz或2.6MHz的固定频率模式或锁相范围500kHz～3MHz的外部输入模式,应... 详细信息

为提高开关电源控制芯片使用灵活性,优化对开关电源效率、纹波等性能的控制,并方便噪声滤除,提出一种带锁相环的多模式时钟发生电路芯片的设计。该电路可提供选择1.7MHz或2.6MHz的固定频率模式或锁相范围500kHz～3MHz的外部输入模式,应用于开关电源控制芯片时,可根据开关电源的应用情况设置工作频率,达到性能最佳化。该芯片已在1.5μmBCD(Bipolar-CMOS-DMOS)工艺下设计完成。测试结果表明芯片工作正常,预期的功能均已实现,可作为模拟电路IP使用。

关键词：开关电源控制芯片时钟发生电路锁相环固定频率模式外部输入模式

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基于可中断恒流-恒压方法的锂电池充电控制器

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固体电子学研究与进展 2010年第4期30卷 585-590页

作者：叶智豪吴晓波赵梦恋孙越明浙江大学超大规模集成电路设计研究所杭州310027

为提高锂电池充电的效率,延长电池寿命,提出一种新的基于可中断恒流-恒压控制方法的锂电池充电管理芯片的设计,并针对充电的安全性问题,加入了电池工作温度异常中断机制,可在电池温度过高或者过低时有效保护电池,还可使用户根据典型(而... 详细信息

为提高锂电池充电的效率,延长电池寿命,提出一种新的基于可中断恒流-恒压控制方法的锂电池充电管理芯片的设计,并针对充电的安全性问题,加入了电池工作温度异常中断机制,可在电池温度过高或者过低时有效保护电池,还可使用户根据典型(而不是最差条件下的)环境温度来设置充电电流,提高了充电效率。提出的新型恒流-恒压控制电路具有结构简单、控制精度高的优点。芯片采用1.5μm BCD的工艺进行了设计和流片。测试结果成功验证了所提出的控制策略及芯片的功能。

关键词：可中断恒流恒压方法锂电池充电管理

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Design of a Bandgap Reference with a Wide Supply Voltage Range

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Journal of Semiconductors 2008年第8期29卷 1529-1534页

作者：孙越明赵梦恋吴晓波浙江大学超大规模集成电路设计研究所杭州310027

An on-chip voltage reference with a wide supply voltage range is required by some applications,especially that of power management （PM） controller chips applied to telecommunication, automotive, lighting equipment, etc., when high power supply voltage is needed. Accordingly,a new bandgap reference with a wide supply voltage range is proposed. Due to the improved structure,it features a high power supply rejection ratio （PSRR） and high temperature stability. In addition, an auxiliary micro-power reference is introduced to support the sleep mode of the PM chip and reduce its standby power consumption. The auxiliary reference provides bias currents in normal mode and a 1.28V reference voltage in sleep mode to replace the main reference and save power. Simulation results show that the reference provides a reference volt- age of 1.27V,which has a 3.5mV drift over the temperature range from -20 to 120~C and 56t^V deviation over a supply voltage range from 3 to 40V. The PSRR is higher than 100dB for frequency below 10kHz. The circuit was completed in 1.5tzm BCD （Bipolar-CMOS-DMOS） technology. The experimental results show that all main expectations are achieved.

关键词： wide supply voltage range bandgap reference line regulation sleep mode micro power

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基于BCD工艺的充电控制芯片设计

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固体电子学研究与进展 2007年第4期27卷 524-528,577页

作者：汤俊斐吴晓波张毅赵梦恋严晓浪浙江大学电气工程学院杭州310027

提出一种蓄电池充电控制芯片的设计,具有恒流、恒压、过压、浮充等多种不同充电模式,可以在外部微处理器的支持下针对不同种类电池和应用场合的需要实现电池的高效优化充电。讨论并给出了芯片的系统组成及主要电路的设计,在1.5μm 50 V ... 详细信息

提出一种蓄电池充电控制芯片的设计,具有恒流、恒压、过压、浮充等多种不同充电模式,可以在外部微处理器的支持下针对不同种类电池和应用场合的需要实现电池的高效优化充电。讨论并给出了芯片的系统组成及主要电路的设计,在1.5μm 50 V BCD(Bipolar-CMOS-DMOS)工艺下予以实现。测试结果表明芯片工作正常,电路功能及芯片预期的主要功能已成功实现。

关键词：充电控制欠压锁定电压基准充电控制环路 BCD工艺

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培养具有创新精神与国际竞争力的集成电路人才

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高等工程教育研究 2008年第4期56卷 114-117页

作者：吴晓波赵梦恋严晓浪浙江大学超大规模集成电路设计研究所

中国集成电路产业的飞速发展和国家对集成电路发展的高度重视,使得培养具有创新精神与国际竞争力的集成电路人才成为当代中国高校的重要历史使命。针对传统教育体制的不足,在培养体制与课程体系改革,师资队伍建设,学生实践能力的提高以... 详细信息

中国集成电路产业的飞速发展和国家对集成电路发展的高度重视,使得培养具有创新精神与国际竞争力的集成电路人才成为当代中国高校的重要历史使命。针对传统教育体制的不足,在培养体制与课程体系改革,师资队伍建设,学生实践能力的提高以及产业化与国际化培养环境的建设方面开展了一系列的探索与研究,并通过实践验证了研究与改革的成效。

关键词：集成电路人才创新精神国际竞争力课程体系实践能力产业化国际化

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基于运算部件的可重构密码算法处理架构

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计算机工程 2015年第11期41卷 89-93页

作者：杨壮林郭宇波赵梦恋浙江大学超大规模集成电路设计研究所杭州310027

针对加解密运算中微处理器性能低、功耗高,以及专用电路灵活度受限的问题,提出基于运算部件粗粒度可重构的密码加速单元及其架构。给出密码运算的原子运算并实例化为运算部件,以原子运算部件为重构粒子,路由表负责配置运算部件互连网络... 详细信息

针对加解密运算中微处理器性能低、功耗高,以及专用电路灵活度受限的问题,提出基于运算部件粗粒度可重构的密码加速单元及其架构。给出密码运算的原子运算并实例化为运算部件,以原子运算部件为重构粒子,路由表负责配置运算部件互连网络以组合运算,参数表负责配置密码算法参数。通过生成路由表与参数表配置信息,对密码加速单元进行粗粒度重构。该架构在TSMC 0.13μm时可工作在350 MHz的时钟频率下。实验结果表明,提出的架构兼具微处理器与专用电路的优点,支持多种密码算法,所需的信息量和资源消耗少,并具有较好的性能面积比。

关键词：密码算法粗粒度可重构运算部件阵列路由器阵列路由表

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Current Share Control IC Design for Paralleled DC/DC Converters

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Journal of Semiconductors 2007年第7期28卷 1017-1022页

作者：陈海赵梦恋吴晓波严晓浪浙江大学超大规模集成电路设计研究所杭州310027

To keep even current distribution among DC/DC converters in a paralleled power system,an automatic master-slave control （AMSC） current sharing scheme is presented,which was implemented by a current share control IC. A current feedback loop for output voltage adjustment is proposed for low signal distortion. Moreover,a special startup control logic is designed to improve startup timing and to speed up the initial current sharing. It was completed in 1.5μm bipolar-CMOS-DMOS （BCD） technology with an area of 3.6mm^2 . Using it,a paralleled power system of two DC/DC converters capable of outputting 12V/3A was built. Experimental results show that the current sharing error at full load is kept within 1%.

关键词： DC DC converters Electric potential Signal distortion

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