一种快速响应、低噪声低压差线性稳压器的设计与研究
发布时间：2021-04-27 20:28
供电和电源调整是电气系统中最基本的功能。电源管理芯片的作用就是将这些不可预测、有噪声的电源电压调整为稳定的、精确的、与负载无关的供电电压,将这些有害的纹波衰减到更低的、可接受的程度。随着半导体工艺与技术的发展,电源管理芯片也将向着高集成度或者片上系统集成发展,如何实现低噪声、低功耗、低电源电压供给、快速瞬态响应、高稳定性和高集成度的电源管理芯片将成为设计研究的重点。本文将采用0.6μm、12V双极型工艺,以Candence公司的Spectre仿真软件为基础,仿真设计了一款快速响应、低噪声低压差线性稳压器LDO。该LDO其输入电压范围为312V,额定输出电压2.5V,负载范围为1mA3.5A。首先,采用新型的对称结构的两级共射-共基误差放大器,及电阻负载,提高电路的共模抑制比和电源电压抑制比,降低LDO噪声。在负载电流为400mA下,10Hz100kHz频带内,芯片的输出噪声电压为4.78μV/√Hz,转折频率为1Hz。其次,芯片采用输出端前馈电容零点与ESR零点的双零点补偿技术,保证环路在全负载范围内稳定。再次,本设计在...
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 电源管理芯片的研究背景与意义
1.2 电源管理芯片的分类
1.3 LDO的发展趋势与研究现状
1.3.1 无片外负载电容LDO芯片
1.3.2 高电源噪声抑制LDO芯片
1.3.3 LDO的稳定性研究
1.3.4 LDO的瞬态响应研究
1.4 本文的研究内容与章节安排
第二章 LDO线性稳压器基础理论
2.1 LDO线性稳压器的基本拓扑结构
2.1.1 基准电路
2.1.2 误差放大器
2.1.3 功率级电路
2.1.4 辅助电路
2.2 LDO的工作原理
2.2.1 输入电压变化
2.2.2 负载电流变化
2.2.3 输入电压和负载电流同时变化
2.3 LDO性能指标
2.3.1 静态性能指标
2.3.2 动态性能指标
2.3.3 高频性能指标
2.4 本章小结
第三章 本文LDO性能优化研究
3.1 LDO频率补偿理论的研究与设计
3.1.1 LDO系统小信号等效电路
3.1.2 LDO的补偿方式
3.1.3 本文采取的补偿方式
3.2 LDO瞬态响应的研究与设计
3.2.1 LDO瞬态响应过程分析
3.2.2 本文采用的LDO瞬态响应电路
3.3 LDO低噪声性能的研究与设计
3.3.1 双极型晶体管的噪声源
3.3.2 电阻负载与有源负载差分运放噪声分析
3.3.3 LDO噪声分析
3.3.4 本文采用的噪声优化电路
3.4 本章小结
第四章 本文LDO子模块设计
4.1 LDO偏置电路
4.1.1 PTAT偏置设计
4.1.2 与电源电压无关的偏置设计
4.1.3 偏置电路仿真
4.2 带隙基准电路
4.2.1 带隙基准电路原理
4.2.2 带隙基准电路仿真
4.3 误差放大器电路模块
4.3.1 误差放大器原理
4.3.2 误差放大器仿真
4.4 缓冲极、驱动级、功率级电路设计
4.4.1 缓冲级
4.4.2 驱动级
4.4.3 功率级
4.5 辅助保护电路
4.5.1 过温保护电路
4.5.2 限流保护与输出过载监测标识电路
4.5.3 防饱和控制电路
4.6 本章小结
第五章 本文LDO系统仿真验证
5.1 本文LDO总逻辑框架
5.2 本文LDO负反馈环路幅频/相频特性验证
5.3 本文LDO直流特性验证
5.4 本文LDO瞬态特性验证
5.5 本文LDO高频特性验证
5.6 本文LDO辅助功能验证
5.7 本文LDO版图
5.8 本章小结
第六章 结论
致谢
参考文献
攻读硕士研究生期间研究成果
【参考文献】：
博士论文
[1]高性能低压差线性稳压器的研究与实现[D]. 刘晨.西安电子科技大学 2016
[2]高性能低压差线性稳压器研究与设计[D]. 王忆.浙江大学 2010
本文编号：3164108
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 电源管理芯片的研究背景与意义
1.2 电源管理芯片的分类
1.3 LDO的发展趋势与研究现状
1.3.1 无片外负载电容LDO芯片
1.3.2 高电源噪声抑制LDO芯片
1.3.3 LDO的稳定性研究
1.3.4 LDO的瞬态响应研究
1.4 本文的研究内容与章节安排
第二章 LDO线性稳压器基础理论
2.1 LDO线性稳压器的基本拓扑结构
2.1.1 基准电路
2.1.2 误差放大器
2.1.3 功率级电路
2.1.4 辅助电路
2.2 LDO的工作原理
2.2.1 输入电压变化
2.2.2 负载电流变化
2.2.3 输入电压和负载电流同时变化
2.3 LDO性能指标
2.3.1 静态性能指标
2.3.2 动态性能指标
2.3.3 高频性能指标
2.4 本章小结
第三章 本文LDO性能优化研究
3.1 LDO频率补偿理论的研究与设计
3.1.1 LDO系统小信号等效电路
3.1.2 LDO的补偿方式
3.1.3 本文采取的补偿方式
3.2 LDO瞬态响应的研究与设计
3.2.1 LDO瞬态响应过程分析
3.2.2 本文采用的LDO瞬态响应电路
3.3 LDO低噪声性能的研究与设计
3.3.1 双极型晶体管的噪声源
3.3.2 电阻负载与有源负载差分运放噪声分析
3.3.3 LDO噪声分析
3.3.4 本文采用的噪声优化电路
3.4 本章小结
第四章 本文LDO子模块设计
4.1 LDO偏置电路
4.1.1 PTAT偏置设计
4.1.2 与电源电压无关的偏置设计
4.1.3 偏置电路仿真
4.2 带隙基准电路
4.2.1 带隙基准电路原理
4.2.2 带隙基准电路仿真
4.3 误差放大器电路模块
4.3.1 误差放大器原理
4.3.2 误差放大器仿真
4.4 缓冲极、驱动级、功率级电路设计
4.4.1 缓冲级
4.4.2 驱动级
4.4.3 功率级
4.5 辅助保护电路
4.5.1 过温保护电路
4.5.2 限流保护与输出过载监测标识电路
4.5.3 防饱和控制电路
4.6 本章小结
第五章 本文LDO系统仿真验证
5.1 本文LDO总逻辑框架
5.2 本文LDO负反馈环路幅频/相频特性验证
5.3 本文LDO直流特性验证
5.4 本文LDO瞬态特性验证
5.5 本文LDO高频特性验证
5.6 本文LDO辅助功能验证
5.7 本文LDO版图
5.8 本章小结
第六章 结论
致谢
参考文献
攻读硕士研究生期间研究成果
【参考文献】：
博士论文
[1]高性能低压差线性稳压器的研究与实现[D]. 刘晨.西安电子科技大学 2016
[2]高性能低压差线性稳压器研究与设计[D]. 王忆.浙江大学 2010
本文编号：3164108
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianlilw/3164108.html
教材专著
