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低压差线性稳压器的研究与设计

作　者: 占世武
导　师: 张鹤鸣
学　校: 西安电子科技大学
专　业: 电力电子与电力传动
关键词: 线性稳压器 LDO 电路设计 版图设计
分类号: TM44
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 86次
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内容摘要


低压差线性稳压器(low dropout regulator-LDO)具有低功耗、低噪声、高电源抑制比、输入输出响应快、外接电路简单、体积小、价格低廉等优点,被广泛应用于汽车电子产品、便携式电子设备、通讯设备、工业和医疗设备领域,具有广阔的市场前景。因此,开展本论文的研究具有重要意义。本文首先对低压差线性稳压器基本原理和拓扑结构进行了研究分析,并对系统实现中的关键技术进行了分析。此外,为了完善系统整体功能,还设计了过热保护和过流保护电路给LDO芯片提供保护功能。随后,本文设计了各模块电路,成功设计了误差放大器,带隙基准电压源,调整元件及采样电阻,过流保护电路和过热保护电路。本次设计在CSMC 0.5μm CMOS工艺下,采用Cadence公司的Spectre对系统和模块进行仿真。仿真结果表明在输入电压为2.67V~5V时,稳定的输出电压为2.5V,最大输出电流为150mA,此时的漏失电压为170mV,静态电流约为55μA,电源抑制为66dB。此外,当工作温度超过117℃时电路自动开启过热保护,当输出电流大于200mA时开启过流保护,由此保证电路工作的安全性。该线性稳压器具有良好的整体性能。电路设计完成之后,采用Cadence的Virtuoso进行了版图设计。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-7
第一章 绪论  7-13
  1.1 背景  7-9
    1.1.1 概述  7
    1.1.2 低压差线性稳压器应用领域  7-9
  1.2 发展现状  9-11
    1.2.1 线性稳压器分类  9-10
    1.2.2 国内外LDO研究现状  10-11
  1.3 本论文研究意义及内容安排  11-13
    1.3.1 论文研究意义  11
    1.3.3 论文内容安排  11-13
第二章 低压差线性稳压器系统设计  13-27
  2.1 低压差线性稳压器工作原理  13-14
  2.2 低压差线性稳压器系统结构  14-15
  2.3 低压差线性稳压器主要性能指标  15-20
  2.4 低压差线性稳压器关键性能分析  20-26
    2.4.1 效率分析  20-22
    2.4.2 精度分析  22-26
  2.5 小结  26-27
第三章 低压差线性稳压器电路设计  27-47
  3.1 误差放大器电路  27-30
    3.1.1 误差放大器拓扑结构  27-29
    3.1.2 误差放大器电路设计  29-30
  3.2 带隙基准电压源  30-36
    3.2.1 零温度系数基准电压源原理  30-33
    3.2.3 本设计中的完整带隙基准电压源  33-36
  3.3 调整元件及采样电阻设计  36-38
    3.3.1 调整元件设计  37-38
    3.3.2 采样电阻设计  38
  3.4 过流保护模块  38-40
    3.4.1 传统过流保护电路  38-39
    3.4.2 本设计中的过流保护电路  39-40
  3.5 过热保护电路  40-43
    3.5.1 过热保护电路分析  41-42
    3.5.2 本设计中的过热保护电路  42-43
  3.6 系统稳定性分析  43-45
  3.7 小结  45-47
第四章 低压差线性稳压器仿真分析  47-57
  4.1 误差放大器仿真分析  47-49
  4.2 带隙基准电压源仿真分析  49-51
  4.3 过热保护电路仿真分析  51-52
  4.4 系统性能仿真分析  52-56
    4.4.1 漏失电压  52
    4.4.2 静态电流  52-53
    4.4.3 电源抑制比  53
    4.4.4 负载调整率  53-54
    4.4.5 线性调整率  54
    4.4.6 系统稳定性  54-56
  4.5 性能参数仿真结果总结  56-57
第五章 低压差线性稳压器版图设计  57-63
  5.1 版图设计流程及工具  57-58
  5.2 设计工艺及器件实现  58-59
  5.3 低压差线性稳压器版图设计考虑  59-60
  5.4 低压差线性稳压器整体版图设计  60-62
    5.4.1 低压差线性稳压器版图布局  60-61
    5.4.2 低压差线性稳压器整体版图  61-62
  5.5 小结  62-63
第六章 结论  63-65
致谢  65-67
参考文献  67-71
研究成果  71-72

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 变压器、变流器及电抗器 > 稳定器
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