ldo线性稳压器的研究与设计

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1、西北大学硕士学位论文ADP3339两种anyCAP系列的LDO，其脱落电压为190mV／1AIs]。由此可见，国外电源IC设计公司在LDO线性稳压器设计方面是非常具有实力的。在国内，LDO线性稳压器的开发还处于起步阶段，产品种类少，产量也小，而且大多数产品的性能差。目前国内自主研发及生产LDO线性稳压器的企业大约有300家，形成规模也不过十几家‘钔。虽然很多企业的LDO产品已占据了国内相当的市场，并且还有少量产品出口，但还是缺乏电路设计的核心技术，所以还需要把大量的精力放在LDO线性稳压器的研究和开发上。1．

2、2．2LDO的发展趋势(1)电源寿命和效率最大化；电子产品中电池供电时间，已经成为消费者最为关心的性能之一。提高电池的寿命和延长电子产品的使用时间，是电源IC设计的重要趋势。预计在未来几年里，LDo线性稳压器的发展也将主要围绕这种趋势展开。(2)体积和成本最小化；在性能相同的前提下，体积更小、成本更低的产品必然更具竞争力。为了减小体积，封装也是LDO线性稳压器要解决的难题之一。而缩减成本、提高利润一直是各个厂商的最终追求目标。换言之，LDO线性稳压器面临的关键任务之一就是如何使产品的性价比最大化。(3)电压提

3、供多样化：现在的便携产品通常都会集成诸如视频、音频、照相、录像等多种功能。不同功能的实现都需要不同的供电电压，而且要求供电电压稳定、干净、可靠、高效。这就要求LDO具有台皂够提供多种输出电压的功能，并能有效地管理多种电压，并且使之互不干扰。(4)设计周期最短化；市场竞争的日趋激烈和产品的快速更新换代使得企业不得不在尽可能短的时间内将产品推向市场以抢占先机。为此，LDO线性稳压器的设计周期也从过去的12—18个月变为6个月甚至更短。这使电源Ic设计人员将面临严峻的挑战。3第一章绪论(5)数字电源和模拟电源的相互

4、结合。过去业晃很多人认为，数字技术很快将争夺电源IC的主导权。但从用户的角度来说，只有当数字电源的成本等于或低于模拟电源时，用户才会考虑使用。如今的实际情况是，这两年中技术看起来正齐头并进，互为补充。相信在未来几年，两种技术相互结合，共同推动电源技术的发展。LDO线性稳压器也在这种驱使下出现了数字LDO技术。这种技术是采用ADC和DSP取代误差放大器而实现，从根本上讲，它是数字单元与模拟LDO相结合的结果【1】【91。1．3论文的内容及安排本文内容是设计一款CMOSLDO线性稳压器。根据表l给出的具体指标，改

5、进传统LDO线性稳压器结构，采用双电源模式供电，实现2A的拉电流和灌电流的功能。此外，为防止过热、过流，还设计了过热保护电路和限流保护电路，使LD0线性稳压器能够安全、可靠的工作。本文采用无锡上华0．5umCMOS混合工艺，在Cadence环境下采用Spectra进行设计和仿真，然后采用Virtuoso完成整体芯片的版图。论文分为五章：第一章绪论，包括课题的背景及意义、LD0的研究现状及发展趋势，并给出LDO线性稳压器的具体设计指标。第二章LD0线性稳压器理论概述，包括LD0线性稳压器的基本结构、工作原理、性

6、能指标、稳定性以及瞬态响应；并在稳定性中，分析了VCES补偿和ESR补偿，同时结合具体的电路结构，选用ESR补偿实现LDO环路的稳定。第三章LDO线性稳压器的各个子模块的设计，较详细分析每个模块的工作原理，给出了具体实现的晶体管级电路，并提出了电路设计的一些关键点，为仿真、调试提供有效的方法。第四章LDO线性稳压器的子模块仿真和系统仿真，较详细分析仿真结果，与具体设计指标对比，验证电路设计的合理性。第五章LDO线性稳压器的版图设计包括版图设计流程、MOS管失配特性分析、4西北大学硕士学位论文MOS管的版图匹配

7、原则以及给出该稳压器的整体版图。表1LI)O线性稳压器的设计指标参数测试条件典型值要求LDO线性稳压器：V旷1．8V；V西m=5V；负载为180欧；温度为25"C电源的输出电流负载电流为零≤2．5mA电源抑制比PSRR输入到输出PSRR啦60dB电源到输出PSRRvcyn．≥60dB输出失调电压负载电流为零≤20mV最大输出电流拉电流2A灌电流-2A输出电压变化负载电流为2A≤20mV邑⋯负载电流为．2A纹波电压从轻载到重载≤80mV”保护电路限流保护输出对地短路2．8A输出对输入短路2．6A过热保护关断温度

8、170℃i温度迟滞量’40℃带隙基准电压源Vvaw．输出参考电压1，25V温度系数≤10ppm／'C电源抑制比≥60dB电压调整率≤0．5mV／V5第二章LDO线性稳压器理论概述LDO线性稳压器是一种步降式DC．DC变换器【41。它是利用工作在饱和区的功率管(通常被称为传输器件)串联在输入输出节点之间，并通过输入电压减去多余电压差，产生稳定输出电压的一种直流电压源。2．1LDO的基本结构LDO线性稳