低電壓磁滯電流控制返馳式轉換器與電容式觸控面板感測電路設計

The Design of a Low-Voltage Hysteresis-Current-Controlled Flyback Converter and a Capacitive Touch Screen Panel Sensing Circuit

郭柏成(Po-Cheng Kuo)

指導教授 ： 黃育賢 ； 陳建中

國立臺北科技大學/電資學院/電腦與通訊研究所/碩士(2011年)

摘要

本論文在第一部份提出一個低電壓磁滯電流控制返馳式轉換器，應用於可攜式裝置中鋰電池與負載之間的電源管理，操作在1.5V-4.2V之供應電源。使用TSMC 0.35μm 2P4M CMOS製程實現，晶片面積為2.271 x 1.573 mm2。本電路採用具同步整流輸出技術之返馳式轉換器，在二次側使用了功率電晶體來取代傳統返馳式轉換器所用的二極體，除了可進行同步整流外，還能利用功率電晶體導通後的低電阻特性來降低功耗，提升轉換效率。使用電流感測電路進行全時間感測電感電流，並透過磁滯電流控制器之控制迴路來達到快速暫態響應。
本論文在第二部份提出了電容式觸控面板感測電路，使用TSMC 0.35μm 2P4M CMOS製程實現。晶片面積為1.488 x 1.464mm2。其工作原理是在供應電源5V下，當人體手指或導電物體接觸到觸控面板時，因接觸而產生電容感應，激發驅動電路會提供電壓來激發驅動線並且逐一掃描，使得觸控點產生電容感應進而改變節點原有的電容值，並由控制電路逐一掃描感應線上每個節點的電容變化，再透過多工器依序將感應線送至感測電路，之後感測訊號會透過類比數位轉換器進行資料轉換，將數位資料存入主處理器中的記憶體，最後以作業系統運算來判讀資料並偵測出觸控位置的座標。由於本電路所提出的技術是不需使用電荷放大器陣列將觸控面板感應電荷放大，因此可以縮小晶片面積，節省生產成本。

關鍵字

直流對直流轉換器 ； 返馳式轉換器 ； 磁滯電流比較器 ； 電容式觸控

並列摘要

In the first part of this thesis, a low-voltage hysteresis-current-controlled flyback converter with active current sensing and synchronous-rectification techniques is presented. The proposed converter adopts the synchronous flyback structure. Instead of the conventional flyback topology, the advanced flyback topology replaces the output diode with a power NMOS, so the power consumption in the secondary side can be reduced. The proposed converter is suitable for portable device application, it was designed to operate at 1.5V-4.2V power supply, and the output voltage range is between 1V to 3.3V. it has been designed and simulated with TSMC 0.35um 2P4M CMOS process. The chip area is 2.271 x 1.573 mm2 (with PADs).
In the second part of this thesis, a capacitive touch screen panel sensing circuit is presented. The proposed circuit operates at 5V power supply, and it has been designed and simulated with TSMC 0.35um 2P4M CMOS process, and the chip area is 1.488 x 1.464 mm2 (with PADs). Instead of conventional capacitive touch screen panel techniques, the proposed sensing technique uses a LC circuit to sense the sensed capacitor, and the sensing circuit can produce a LC oscillation signal which is send to the ADC. Thus, the proposed sensing circuit does not need to use charge amplifier array so that the chip area can be reduced.

並列關鍵字

DC-DC converter ； flyback converter ； hysteresis-current-controlled ； capacitive touch screen panel

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