一种高电源抑制比的可编程低压差稳压器的设计

摘要

随着便携设备的广泛应用，计算机、手机和掌上电脑等行业的迅猛发展，电源管理芯片技术不断的发展。与DC-DC变换器相比，LDO具有低成本、电路结构简单、芯片占用面积小、低噪声、高纹波抑制等优点，这些优点使得LDO成为了电源管理芯片中的重要的成员之一。而随着电子产品的功能越来越多，系统越来越复杂，使得电源管理对LDO的要求也相应提高，传统的LDO已经不能满足人们对芯片精度、效率、噪声等指标的要求。因此，高性能的LDO的研究成了电源管理芯片领域的研究热点。
　　 本文设计了一款高电源抑制比、可编程的LDO。首先，本文阐述了LDO线性稳压器的基本原理，分析了LDO的基本结构，给出了理论依据；并分析了LDO的关键指标，阐述了各指标之间的折衷关系，重点分析了LDO的电源抑制比和可编程部分，给出了可编程高电源抑制比的LDO的设计方法。然后从频率角度分析了控制环路零极点以及稳定性的补偿方法。最后给出了一种过温保护电路的设计，实现过温情况下电路的温度迟滞保护功能。本设计采用了华润上华的0．51μm工艺，利用Cadence工具对整体电路完成了电路设计、前仿、版图设计和后仿验证。仿真结果表明，本文设计的LDO工作电压为3～7V，输出电压为2．6V，在负载电流为15mA的情况下压差电压为120mV，电源抑制比为-87．47dB，1kHz时为-74．0dB，电路的静态电流最低为25μA。过温保护电路关断温度为150℃，迟滞温度为30℃。可编程部分的输出电压分别为0V、1．8V、2．2V、2．6V，压差电压分别为0、360mV、190mV、120mV。上述结果表明，本设计中的LDO达到设计指标。
　　 本文的可编程LDO可以实现四种不同的输出电压，因此可以向用户提供灵活的应用方案。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 课题的背景与意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文的研究内容和设计指标

1.4 本文结构安排

第二章 LDO概述及指标

2.1 LDO线性稳压器概述

2.2 LDO的基本工作原理

2.3 LDO的常用电路指标分析

2.4 小结

第三章 可编程高电源抑制比的LDO的设计原理

3.1 电源抑制比的定义及其重要性

3.2 LDO线性稳压器中PSRR的分析

3.3 可编程高电源抑制比LDO主要模块的设计考虑

3.4 小结

第四章 可编程高电源抑制比LDO的电路设计与仿真

4.1 基准源电路的设计

4.2 PMOS调整管的设计

4.3 LDO主体模块及动态补偿电路的设计

4.4 过温保护电路的设计

4.5 可编程LDO的电路设计

4.6 可编程高电源抑制比LDO整体电路仿真

4.7 小结

第五章 可编程高电源抑制比LDO版图设计

5.1 版图设计基本流程

5.2 版图设计的关键点

5.3 可编程高电源抑制比LDO的版图

5.4 后仿验证

第六章 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

参考文献

致谢