基于CMOS工艺的低压差线性稳压器的研究与设计

发布时间：2017-05-24 16:16

  本文关键词：基于CMOS工艺的低压差线性稳压器的研究与设计，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：近些年来,随着电子产品的高速发展,电源管理技术已然成为一个非常热点的研究课题。而在众多电源管理类系统中,低压差线性稳压器(LDO)的应用最为广泛。随着技术的不断进步和市场的更高需求,LDO电路更好的瞬态响应、更少的外围器件等逐渐成为研究热点和发展趋势。因此,对LDO电路进行研究和探讨具有重要的实际意义。本文对LDO电路的基本原理和性能指标进行理论性的研究,就如何提高LDO性能的关键点通过系统电路设计展开针对性的分析。具体主要在基准电压模块、LDO频率补偿方案、LDO负载瞬态响应、LDO核心电路以及保护电路等方面进行了较为深入的理论研究和探讨。本文基于上述的研究和分析,采用SMIC 180 nm CMOS工艺,在传统LDO电路结构的基础上进行改进,最终设计了一款具有快速负载瞬态响应性能的无片外电容型LDO,并介绍了这款LDO的理论分析、设计过程及仿真验证,其中详细地讨论了设计过程中的许多关键技术和实现方法。仿真结果表明,当输入电源电压为1.5 V时,输出电压为1.2 V,最大负载电流为300 mA,负载电流在1 mA和300 mA间变化且跳变时间为1μs时,最大过冲电压为62.3mV,响应时间仅为1.9μs。设计的LDO具有快速负载瞬态响应性能,且综合性能良好。
【关键词】：低压差线性稳压器 快速瞬态响应 无片外电容
【学位授予单位】：北京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM44
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-16
• 1.1 研究背景和意义10-11
• 1.2 LDO研究热点和现状11-13
• 1.2.1 LDO研究热点和现状11-12
• 1.2.2 国外发展现状12-13
• 1.2.3 国内发展现状13
• 1.3 本课题主要工作13-14
• 1.4 本文组织结构14-16
• 第2章 LDO基本原理分析16-26
• 2.1 LDO基本结构及工作原理16-19
• 2.1.1 基准电路17-18
• 2.1.2 误差放大器18
• 2.1.3 功率器件18
• 2.1.4 反馈网络18
• 2.1.5 保护电路18-19
• 2.2 LDO主要性能参数19-26
• 2.2.1 最小压降19-20
• 2.2.2 线性调整率20
• 2.2.3 负载调整率20-21
• 2.2.4 静态电流21
• 2.2.5 温漂系数21-22
• 2.2.6 电源抑制22-23
• 2.2.7 线性瞬态响应23-26
• 第3章 LDO负载瞬态响应分析26-34
• 3.1 负载瞬态响应分析26-28
• 3.2 瞬态响应增强电路的设计28-34
• 3.2.1 几种现有的瞬态响应增强电路29-30
• 3.2.2 无片外电容LDO瞬态响应增强电路30-34
• 第4章 LDO稳定性分析34-44
• 4.1 负反馈系统稳定性判据34-35
• 4.2 LDO系统频率响应分析35-37
• 4.3 LDO系统的频率补偿方法37-40
• 4.3.1 传统ESR外部零点补偿37-38
• 4.3.2 零极点追踪补偿38-39
• 4.3.3 插入缓冲级补偿39-40
• 4.4 无片外电容LDO频率补偿方法40-44
• 第5章 LDO系统设计44-58
• 5.1 系统整体设计44
• 5.2 基准源设计44-47
• 5.3 误差放大器设计47-48
• 5.4 功率管设计48-50
• 5.5 反馈网络设计50-51
• 5.6 保护电路设计51-53
• 5.6.1 过流保护电路51-52
• 5.6.2 过温保护电路52-53
• 5.7 LDO版图设计53-58
• 5.7.1 基准源版图53-55
• 5.7.2 误差放大器版图55
• 5.7.3 功率管版图55-56
• 5.7.4 LDO整体版图56-58
• 第6章 LDO系统仿真58-66
• 6.1 环路稳定性58-59
• 6.2 线性调整率59-60
• 6.3 负载调整率60
• 6.4 负载瞬态响应60-61
• 6.5 电源抑制61-62
• 6.6 温漂系数62-63
• 6.7 过流保护63
• 6.8 过温保护63-64
• 6.9 LDO系统性能对比64-66
• 结论66-68
• 参考文献68-72
• 攻读学位期间发表的论文与研究成果清单72-74
• 致谢74

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