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一种低静态电流高稳定性的低压差线性稳压器（LDO）设计

作　者: 李伟华
导　师: 梁齐
学　校: 合肥工业大学
专　业: 微电子学与固体电子学
关键词: 低压差线性稳压器带隙基准电压源误差放大器过温保护过流保护静电放电保护
分类号: TM44
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

电源技术飞速发展的今天,高性能、低功耗、高稳定性电源管理方案成为各类便携式电子产品设计的必要考虑因素。本文根据低压差线性稳压器的工作原理,构建了LDO整体架构、并制定了芯片的各项设计指标,最终设计了一种低静态电流、高稳定性的低压差线性稳压器系统(主要模块包括带隙基准电压源、误差放大器、偏置电路以及使能电路等)。设计采用CSMC公司0.5μm CMOS工艺,使用铿腾公司的Composer与Virtuoso分别进行了电路与版图设计,并使用Spectre对电路进行仿真验证。仿真结果表明:系统正常工作电压为2.0V至5.0V(典型输入为3.3V),输出电压为1.8V至5.0V(典型输出为3.0V),输入输出压降为300mV,静态电流小于30μA。在温度范围-40℃~+125℃内系统能保持良好的稳定性,达到了设计要求。此外,该LDO在芯片内部集成了过温保护电路、过流保护电路以及静电放电保护电路,因此能最大限度保护芯片稳定工作。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-7
致谢  7-13
第一章绪论  13-15
  1.1 论文研究的背景和意义  13-14
  1.2 论文工作  14-15
第二章 LDO 的基本理论  15-19
  2.1 LDO 的基本原理  15-16
  2.2 LDO 在电源管理系统中的应用  16-17
  2.3 LDO 外围器件选择以及布线考虑  17-19
第三章 LDO 系统整体设计  19-24
  3.1 LDO 整体设计指标  19
  3.2 LDO 线性稳压器的设计考虑  19-22
  3.3 LDO 线性稳压器的工作过程  22-24
第四章 LDO 芯片子模块布局与设计  24-42
  4.1 带隙基准电压源模块(Bandgap)  24-28
    4.1.1 基准源原理  24-25
    4.1.2 基准源设计  25-26
    4.1.3 仿真结果  26-28
  4.2 误差放大器模块(Eamp)  28-31
    4.2.1 误差放大器工作原理  28-29
    4.2.2 误差放大器结构设计  29
    4.2.3 仿真结果  29-31
  4.3 过温保护模块(OTP)  31-33
    4.3.1 过温保护原理  31
    4.3.2 过温保护结构设计  31-32
    4.3.3 仿真结果  32-33
  4.4 静电放电保护模块(ESD)  33-34
    4.4.1 静电放电保护原理  33-34
    4.4.2 静电放电保护结构设计  34
  4.5 使能(Enable)控制模块  34-36
    4.5.1 使能结构设计  35-36
    4.5.2 仿真结果  36
  4.6 偏置控制（Bias-gen）模块  36-37
  4.7 功率模块（Power-pass）  37-40
    4.7.1 调整单元的工作原理  37-39
    4.7.2 调整单元的设计  39-40
  4.8 过流（OCP）保护模块  40-42
    4.8.1 过流保护介绍  40-41
    4.8.2 过流保护设计  41-42
第五章 LDO 版图设计  42-49
  5.1 版图设计工具介绍  42-43
  5.2 版图设计的一般原则  43
  5.3 版图设计中的问题与解决方法  43-47
    5.3.1 关键器件的匹配  44-46
    5.3.2 版图的热设计  46-47
  5.4 版图设计流程介绍  47-49
第六章 LDO 系统仿真与分析  49-52
  6.1 负载调整率  49
  6.2 线性调整率  49-50
  6.3 静态电流特性  50
  6.4 电源抑制特性  50-51
  6.5 输入输出特性  51-52
第七章总结与展望  52-54
  7.1 总结  52-53
  7.2 展望  53-54
参考文献  54-57
攻读硕士期间已发表的论文  57-58

一种低静态电流高稳定性的低压差线性稳压器（LDO）设计

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