低壓差低功耗線性降壓變換器LDO的研究與設(shè)計(jì).pdf

1、電源變換器是最常用的電源管理芯片,它使用方便、性能良好、可靠性高,應(yīng)用十分廣泛,因此當(dāng)前世界著名的半導(dǎo)體廠商都在研發(fā)和生產(chǎn)這類(lèi)芯片。本文設(shè)計(jì)的低壓差低功耗線性降壓變換器LDO電路主要應(yīng)用于手機(jī)、DVD、數(shù)碼相機(jī)以及Mp3等多種消費(fèi)類(lèi)電子產(chǎn)品中。然而在這類(lèi)電源管理芯片的市場(chǎng)中,國(guó)外的產(chǎn)品相對(duì)占有較大優(yōu)勢(shì),因此需要加大國(guó)內(nèi)的這類(lèi)電源管理芯片的研究開(kāi)發(fā)力度。同時(shí)追求更高性能更低成本的穩(wěn)壓電源仍然是一個(gè)很活躍的領(lǐng)域,因此選擇LDO電路作為研究課

2、題具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。 本文根據(jù)LDO應(yīng)用中選擇負(fù)載電容大小的不同,即μF級(jí)大電容負(fù)載以及pF級(jí)小電容負(fù)載,設(shè)計(jì)了兩類(lèi)低壓差低功耗線性變換器LDO電路。采用0.5μm CMOS工藝條件,實(shí)現(xiàn)了2.5V-5V輸入電壓下2V的穩(wěn)定輸出電壓,最大負(fù)載電流500mA,并且保證了低壓差低功耗的要求。其中小電容負(fù)載LDO系統(tǒng)在負(fù)載電流為100mA情況下,壓降小于60mV;相同負(fù)載電流條件下,大電容負(fù)載LDO系統(tǒng)的壓降小于100mV。

3、 對(duì)于小電容負(fù)載LDO系統(tǒng),采用基于有源前饋型的補(bǔ)償結(jié)構(gòu),較好的解決了系統(tǒng)頻率穩(wěn)定性問(wèn)題,此外重點(diǎn)改善其電源抑制比(PSRR)特性,通過(guò)對(duì)LDO系統(tǒng)PSRR的研究提出一種高PSRR的改進(jìn)結(jié)構(gòu),較好的解決了系統(tǒng)的電源穩(wěn)定性問(wèn)題。對(duì)于大電容負(fù)載LDO系統(tǒng),針對(duì)穩(wěn)定性差的問(wèn)題,采用與頻率相關(guān)的反饋因子的補(bǔ)償結(jié)構(gòu)改善了系統(tǒng)頻率穩(wěn)定性,提高了系統(tǒng)對(duì)負(fù)載的調(diào)整能力。此外重點(diǎn)解決LDO電路的溫度穩(wěn)定性問(wèn)題,采用零溫度系數(shù)抗噪性能良好的偏置電路以及

4、低溫度系數(shù)高電源抑制比的基準(zhǔn)電壓源,較好的解決了系統(tǒng)溫度穩(wěn)定性問(wèn)題。 本文中,首先介紹了比較常見(jiàn)的幾種線性降壓變換器LDO的結(jié)構(gòu)框圖,然后對(duì)大小電容負(fù)載的兩類(lèi)LDO系統(tǒng)進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)。根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求對(duì)其模塊電路進(jìn)行了設(shè)計(jì)和模擬仿真,各模塊電路的電特性參數(shù)均達(dá)到系統(tǒng)設(shè)計(jì)所需指標(biāo)要求。在此基礎(chǔ)上利用Cadence以及Hspice等EDA工具完成了整體電路的設(shè)計(jì),對(duì)整體電路的每一項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行了仿真,仿真結(jié)果驗(yàn)證了前面的理論分析結(jié)論,完