基于单兵作战装备的超低压线性稳压器的研究与设计
发布时间：2020-12-04 14:00
科技的发展推动了军事的进步,集成化和智能化的单兵作战装备极大地提升了单兵作战能力,但同时也对电源续航和可靠性提出了更高的要求。因此,设计高性能的电源管理芯片对于单兵作战装备能够持久和稳定使用意义重大。本文基于单兵作战装备的特点设计了一款高效率,高精度,高电源抑制比,具备快速瞬态响应能力,可低压大电流输出的超低压差线性稳压器芯片XD1989。采用内部功能模块和集成NMOS调整管分开供电的双电源模式,有效减小了漏失电压和芯片面积,提高了LDO效率和电源抑制比。设计了折叠式共源共栅误差放大器和动态零点补偿电路,保证系统拥有足够的环路增益,进而保证了输出电压精度,动态零点随负载电流而改变一直跟踪LDO输出极点,起到相互抵消的作用,在不降低环路带宽的条件下使LDO始终等效为一单极点系统,在全负载范围内拥有足够的相位裕度,保证了系统稳定性,并具备快速瞬态响应能力。设计并分析了LDO基准,使能,欠压锁定和输出电压良好指示等关键模块电路。本文基于0.18μmBCD工艺设计XD1989,并采用Cadence公司的Spectre仿真工具对各模块及芯片整体性能指标进行了仿真验证。仿真结果表明:芯片在4A满载...
【文章来源】：西安电子科技大学陕西省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：88 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
符号对照表
缩略语对照表
第一章 绪论
1.1 本文研究背景及意义
1.2 单兵作战装备电源技术发展现状
1.3 单兵作战装备电源管理的发展趋势
1.4 本文研究的内容和设计目标
第二章 LDO线性稳压器工作原理
2.1 LDO的框架与工作原理简介
2.2 LDO线性稳压器主要性能指标
2.2.1 漏失电压
2.2.2 静态电流
2.2.3 功率转换效率
2.2.4 负载调整率
2.2.5 线性调整率
2.2.6 负载突变响应
2.2.7 整体精度
2.2.8 电源电压抑制比
2.3 LDO线性稳压器稳定性分析
2.4 稳压器的种类与应用
2.5 本章小结
第三章 超低压线性稳压器XD1989 芯片的系统设计
3.1 XD1989 芯片的设计要求
3.1.1 芯片功能描述及应用
3.1.2 性能指标
3.1.3 芯片特点
3.1.4 芯片引脚说明
3.2 XD1989 系统框图和工作过程
3.2.1 XD1989 系统框图
3.2.2 XD1989 工作过程
3.3 其它因素考虑
3.3.1 功率晶体管的类型和选择
3.3.2 功率管尺寸的确定
3.3.3 反馈电阻网络
3.3.4 片外负载电容
3.4 小结
第四章 超低压线性稳压器XD1989 关键模块设计与仿真
4.1 带隙基准模块
4.1.1 带隙电压基准的构架
4.1.2 带隙电压基准的基本原理
4.1.3 基准模块电路设计
4.1.4 带隙基准的仿真结果
4.2 误差放大器模块及系统稳定性
4.2.1 误差放大器的设计要点、性能指标
4.2.2 误差放大器模块电路设计
4.2.3 系统稳定性分析
4.2.4 误差放大器的仿真结果
4.3 使能模块
4.3.1 使能模块的设计原理
4.3.2 使能模块的电路设计
4.3.3 使能模块电路的仿真结果
4.4 欠压锁定模块
4.4.1 欠压锁定模块的设计原理
4.4.2 欠压锁定模块的电路设计
4.4.3 欠压锁定模块的仿真结果
4.5 输出电压良好指示模块
4.5.1 输出良好指示模块的设计原理
4.5.2 输出良好指示模块的电路设计
4.5.3 输出良好指示模块的仿真结果
4.6 小结
第五章 超低压线性稳压器XD1989 整体仿真
5.1 XD1989 的技术指标
5.2 直流特性仿真
5.2.1 漏失电压
5.2.2 线性调整率
5.2.3 负载调整率
5.2.4 静态电流
5.2.5 关断电流
5.3 交流特性仿真
5.3.1 环路增益和相位裕度
5.3.2 电源抑制比PSRR
5.4 瞬态特性仿真
5.4.1 XD1989LDO启动过程
5.4.2 负载瞬态响应
5.4.3 线性瞬态响应
5.5 小结
第六章 总结与展望
参考文献
致谢
作者简介
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种应用于电源管理芯片的欠压锁定电路[J]. 李宏杰,李立. 电子世界. 2018(24)
[2]不同距离负重行军生物力学和生理上的变化特点及训法研究[J]. 马继政,张鑫鹏,王增刚,王哲,贾卫,冯煊,黄强年. 当代体育科技. 2018(28)
[3]一种新颖的低压差线性稳压电路的频率补偿技术[J]. 覃正才,龙环. 集成电路应用. 2017(07)
[4]便携式电能的军事需求应用研究[J]. 邢娅浪,赵锦成,刘金宁. 移动电源与车辆. 2016(02)
[5]单兵电源新技术[J]. 杨敏,裴向前,郑建龙. 电源技术. 2016(02)
[6]智能可穿戴设备军事应用与发展趋势[J]. 邓威,张德彬. 国防科技. 2016(01)
[7]美军移动供电现状及发展趋势[J]. 杨敏,裴向前,郑建龙. 电源技术. 2015(07)
[8]一种超低功耗无片外电容LDO[J]. 韦保林,熊纯,徐卫林,段吉海,韦雪明. 微电子学与计算机. 2015(07)
[9]提高军用手持机续航能力设计[J]. 刘彩霞. 计算机与网络. 2014(13)
[10]单兵电源系统研究进展与挑战[J]. 程龙,孙权. 国防科技. 2014(03)
博士论文
[1]DC-DC变换器驱动优化设计与稳定性研究[D]. 杨令.西安电子科技大学 2015
[2]用于便携式医疗电子设备的低压低功耗电源管理关键技术研究[D]. 陈明阳.浙江大学 2013
[3]基于模拟与数字控制技术的电源管理芯片关键技术研究[D]. 邱建平.浙江大学 2013
[4]现代便携式设备中集成式电源管理的关键技术研究[D]. 娄佳娜.浙江大学 2011
[5]高性能低压差线性稳压器研究与设计[D]. 王忆.浙江大学 2010
硕士论文
[1]CMOS射频集成电路中的关键电源技术研究[D]. 吴雨桐.电子科技大学 2018
[2]基于TSMC 0.18um工艺的低压差线性稳压器的设计[D]. 唐杰.广东工业大学 2017
[3]Android移动终端的电源管理策略的研究与实现[D]. 林锦标.华南理工大学 2015
[4]14位电阻网络型数模转换器设计[D]. 张成彬.湖南大学 2014
[5]基于OB2201反激式高频开关电源的设计[D]. 王进.太原理工大学 2013
[6]便携式手机供电装置的研究[D]. 赵云飞.天津大学 2013
[7]基于智能IC卡的小型电源管理模块设计[D]. 张培剑.山东大学 2013
[8]一种具有超低压差线性稳压器的研究和设计[D]. 李昌.大连理工大学 2009
本文编号：2897729
【文章来源】：西安电子科技大学陕西省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：88 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
符号对照表
缩略语对照表
第一章 绪论
1.1 本文研究背景及意义
1.2 单兵作战装备电源技术发展现状
1.3 单兵作战装备电源管理的发展趋势
1.4 本文研究的内容和设计目标
第二章 LDO线性稳压器工作原理
2.1 LDO的框架与工作原理简介
2.2 LDO线性稳压器主要性能指标
2.2.1 漏失电压
2.2.2 静态电流
2.2.3 功率转换效率
2.2.4 负载调整率
2.2.5 线性调整率
2.2.6 负载突变响应
2.2.7 整体精度
2.2.8 电源电压抑制比
2.3 LDO线性稳压器稳定性分析
2.4 稳压器的种类与应用
2.5 本章小结
第三章 超低压线性稳压器XD1989 芯片的系统设计
3.1 XD1989 芯片的设计要求
3.1.1 芯片功能描述及应用
3.1.2 性能指标
3.1.3 芯片特点
3.1.4 芯片引脚说明
3.2 XD1989 系统框图和工作过程
3.2.1 XD1989 系统框图
3.2.2 XD1989 工作过程
3.3 其它因素考虑
3.3.1 功率晶体管的类型和选择
3.3.2 功率管尺寸的确定
3.3.3 反馈电阻网络
3.3.4 片外负载电容
3.4 小结
第四章 超低压线性稳压器XD1989 关键模块设计与仿真
4.1 带隙基准模块
4.1.1 带隙电压基准的构架
4.1.2 带隙电压基准的基本原理
4.1.3 基准模块电路设计
4.1.4 带隙基准的仿真结果
4.2 误差放大器模块及系统稳定性
4.2.1 误差放大器的设计要点、性能指标
4.2.2 误差放大器模块电路设计
4.2.3 系统稳定性分析
4.2.4 误差放大器的仿真结果
4.3 使能模块
4.3.1 使能模块的设计原理
4.3.2 使能模块的电路设计
4.3.3 使能模块电路的仿真结果
4.4 欠压锁定模块
4.4.1 欠压锁定模块的设计原理
4.4.2 欠压锁定模块的电路设计
4.4.3 欠压锁定模块的仿真结果
4.5 输出电压良好指示模块
4.5.1 输出良好指示模块的设计原理
4.5.2 输出良好指示模块的电路设计
4.5.3 输出良好指示模块的仿真结果
4.6 小结
第五章 超低压线性稳压器XD1989 整体仿真
5.1 XD1989 的技术指标
5.2 直流特性仿真
5.2.1 漏失电压
5.2.2 线性调整率
5.2.3 负载调整率
5.2.4 静态电流
5.2.5 关断电流
5.3 交流特性仿真
5.3.1 环路增益和相位裕度
5.3.2 电源抑制比PSRR
5.4 瞬态特性仿真
5.4.1 XD1989LDO启动过程
5.4.2 负载瞬态响应
5.4.3 线性瞬态响应
5.5 小结
第六章 总结与展望
参考文献
致谢
作者简介
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种应用于电源管理芯片的欠压锁定电路[J]. 李宏杰,李立. 电子世界. 2018(24)
[2]不同距离负重行军生物力学和生理上的变化特点及训法研究[J]. 马继政,张鑫鹏,王增刚,王哲,贾卫,冯煊,黄强年. 当代体育科技. 2018(28)
[3]一种新颖的低压差线性稳压电路的频率补偿技术[J]. 覃正才,龙环. 集成电路应用. 2017(07)
[4]便携式电能的军事需求应用研究[J]. 邢娅浪,赵锦成,刘金宁. 移动电源与车辆. 2016(02)
[5]单兵电源新技术[J]. 杨敏,裴向前,郑建龙. 电源技术. 2016(02)
[6]智能可穿戴设备军事应用与发展趋势[J]. 邓威,张德彬. 国防科技. 2016(01)
[7]美军移动供电现状及发展趋势[J]. 杨敏,裴向前,郑建龙. 电源技术. 2015(07)
[8]一种超低功耗无片外电容LDO[J]. 韦保林,熊纯,徐卫林,段吉海,韦雪明. 微电子学与计算机. 2015(07)
[9]提高军用手持机续航能力设计[J]. 刘彩霞. 计算机与网络. 2014(13)
[10]单兵电源系统研究进展与挑战[J]. 程龙,孙权. 国防科技. 2014(03)
博士论文
[1]DC-DC变换器驱动优化设计与稳定性研究[D]. 杨令.西安电子科技大学 2015
[2]用于便携式医疗电子设备的低压低功耗电源管理关键技术研究[D]. 陈明阳.浙江大学 2013
[3]基于模拟与数字控制技术的电源管理芯片关键技术研究[D]. 邱建平.浙江大学 2013
[4]现代便携式设备中集成式电源管理的关键技术研究[D]. 娄佳娜.浙江大学 2011
[5]高性能低压差线性稳压器研究与设计[D]. 王忆.浙江大学 2010
硕士论文
[1]CMOS射频集成电路中的关键电源技术研究[D]. 吴雨桐.电子科技大学 2018
[2]基于TSMC 0.18um工艺的低压差线性稳压器的设计[D]. 唐杰.广东工业大学 2017
[3]Android移动终端的电源管理策略的研究与实现[D]. 林锦标.华南理工大学 2015
[4]14位电阻网络型数模转换器设计[D]. 张成彬.湖南大学 2014
[5]基于OB2201反激式高频开关电源的设计[D]. 王进.太原理工大学 2013
[6]便携式手机供电装置的研究[D]. 赵云飞.天津大学 2013
[7]基于智能IC卡的小型电源管理模块设计[D]. 张培剑.山东大学 2013
[8]一种具有超低压差线性稳压器的研究和设计[D]. 李昌.大连理工大学 2009
本文编号：2897729
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