CMOS低压差线性稳压器设计

论文摘要

便携式电子产品在经历十余年的迅猛发展后,依然保持着强劲的增长势头。与此同时,各种适合便携式电子产品的电源管理电路也源源不断的涌现出来,其中低压差线性稳压器因其功耗低、外接元件少、使用方便、价格低廉等优点成为极具竞争力的电源管理电路之一。本论文在分析低压差线性稳压器系统结构及工作原理的基础上,设计了一款基于CMOS工艺的产品,在优先考虑低压差和低静态电流的条件下,该电路实现了很好的负载调整能力和线性调整能力,同时具有较高的电源抑制比。考虑到各种意外情况的发生,除设计了常用的过温保护和恒定电流限制保护电路以外,还特别增加了折返式短路保护,确保该电路具有精度高、反应速度快、安全可靠等特点。该电路配以简单的外部设备即可为各种电子产品提供灵活、高效、可靠的电源解决方案。整个电路设计是基于CSMC 0.6μm CMOS工艺,利用Cadence公司Spectre等EDA软件,对各模块和整体电路的设计进行仿真验证。结果表明该电路在较宽的输入电压范围(3.4V~6V)下,可稳定输出电压3.3V,并能提供不小于200mA的负载驱动能力;在典型负载电流100mA情况下,压降仅为60mV;正常工作状态自身消耗的电流小于100μA;电源抑制比可达到74dB@60mV,其它性能指标也均满足设计要求。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 低压差线性稳压器国内外研究现状
• 1.3 论文的主要工作和章节安排
• 1.3.1 主要工作
• 1.3.2章 节安排
• 第2章 低压差线性稳压器基本理论
• 2.1 低压差线性稳压器简介
• 2.2 低压差线性稳压器结构及工作原理
• 2.3 低压差线性稳压器指标参数
• 2.3.1 漏失电压
• 2.3.2 静态电流
• 2.3.3 效率
• 2.3.4 负载调整率
• 2.3.5 线性调整率
• 2.3.6 负载瞬态响应
• 2.3.7 电源抑制比
• 第3章 低压差线性稳压器模块设计及仿真
• 3.1 带隙基准源
• 3.1.1 功能原理分析
• 3.1.2 电路设计
• 3.1.3 性能仿真
• 3.2 误差放大器
• 3.2.1 概述
• 3.2.2 电路设计
• 3.2.3 性能仿真
• 3.3 PMOS功率管及反馈网络
• 3.3.1 功能原理分析
• 3.3.2 性能仿真
• 3.4 过流保护电路
• 3.4.1 功能原理分析
• 3.4.2 电路设计
• 3.4.3 性能仿真
• 3.5 过温保护电路
• 3.5.1 功能原理分析
• 3.5.2 电路设计
• 3.5.3 性能仿真
• 第4章 低压差线性稳压器整体仿真及分析
• 4.1 静态指标仿真
• 4.1.1 温度DC仿真及分析
• 4.1.2 电源DC仿真及分析
• 4.1.3 负载DC仿真及分析
• 4.2 动态指标仿真
• 4.2.1 负载瞬态响应仿真及分析
• 4.3 频域指标仿真
• 4.3.1 电源抑制比仿真及分析
• 4.4 稳定性分析及仿真
• 4.4.1 频率补偿原理
• 4.4.2 LDO稳定性分析及仿真结果
• 4.5 仿真结果总结
• 结论
• 参考文献
• 致谢