如何使用CMOS设计LDO线性电压变换器

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上传日期: 2020-01-14

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标签:变换器(1039)ldo(761)CMOS(3071)

  随着便携电子产品的迅猛发展,适合各类电子产品的新型电源和功率管理集成电路源源不断地涌现。作为分布式电源主流结构的各种功率的开关电源,虽然其效率很高、允许较大的输入输出电压差,但是,其电源的质量(纹波、噪声等)仍不能满足所有的应用,需要进行二次稳定。在这方面,低压降(LDO:Low DropOut)线性调节器不失为一个很好的补充。LDO线性电压变换器具有高质量的输出电压,良好的瞬态特性,外围电路简单以及低成本等主要特点。在电源管理领域具有广泛的应用。其发展方向是更低的输入输出压差和地脚电流,以实现便携式电子产品的电源效率,延长电池续航时间,这一点对便携式产品具有十分重要的意义。

  本文基于0.6 um的CMOS工艺,设计了一种LDO线性电压变换器。其输入电压范围为4V-7V,输出电压为3.3V,可以作为对纹波或噪声敏感的后级电路(如CPUDSP等)的供电电源。在典型负载电流下(600mA)下,输入输出压差为650mY,静态电流只有0.9mA。此电路还具有良好的线性调整率、负载调整率和电源抑制比(PSRR),能够在各种工作环境下正常工作。此外,本文还设计了过热和过流保护电路,避免电路工作异常时芯片的永久性损坏。基于以上技术优势,使得该电源管理IC具有高效率、低功耗、高精度、低噪声的特点。本文提出的电路基于0.6um的CMOS工艺,经过优化设计,所有仿真结果都在Cadence和Hspice环境下得出,各项参数均达到制定的要求。

  在本论文中,作者首介绍了电源管理的市场状况,比较了LDO线性压降变换器和开关变换器的特点,然后阐述了LDO线性压降变换器的工作原理,为整个电路的设计和参数的调整给出合理的理论依据。接着根据功能的需要设计了全部的子电路模块,包括斩波调制基准电压源、误差放大器和保护电路等,并借助设计软件Cadence和Hspice对所有的子电路模块进行了完整的设计和仿真,各项参数均达到或超过先前制定的指标。最后对整体电路进行了仿真,并给出了详细的数据,结果表明其功能和各项参数都满足应用的需要。
 

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