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一种BiCMOS低压差线性稳压器的研究与设计

作　者: 巩怀青
导　师: 常昌远
学　校: 东南大学
专　业: 微电子学与固体电子学
关键词: LDO稳压芯片纹波抑制比线性调整率负载调整率
分类号: TM44
类　型: 硕士论文
年　份: 2005年
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内容摘要

低压差线性稳压器LDO是一种输入电压大于输出电压的直流线性稳压器,具有输入输出响应快、输出噪声低、外接元件少、使用方便、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。近年来随着便携式电子产品的发展,特别是采用电池供电的便携式电子产品的迅速发展,为延长电池使用寿命,有效地降低功耗,提高LDO的电源利用率,这就要求LDO具有尽可能低的压差和尽可能小的静态电流。本文在分析LDO设计原理的基础知识上,提出了一种采用BiCMOS结构的低压差线性稳压器,它充分利用了双极型器件速度快和MOS器件功耗低的特性。同时该稳压器具有过温保护和限流保护功能。本文从系统稳定性分析入手,在对误差放大器、带隙基准源的电路以及PMOS调整管进行分析设计后,用0.6μm BiCMOS工艺对除保护电路和使能电路外的系统进行频率特性模拟,Hspice模拟结果表明:在增加两个Miller补偿电容后,系统具有很好的稳定性。加入保护电路和使能电路后对整个系统进行模拟验证,模拟结果表明在输入电压为4.3V,温度为25℃,输出负载电流为150mA时压差为120mV,输出噪声67uVRMS,静态电流只有15.43uA,而待机工作模式静态电流小于0.04uA,体现其具有低功耗、低噪声的优点,且该稳压器具有(3.3+ VDO)V～10V电源电压工作范围。

全文目录

摘要  6-7
Abstract  7-8
第一章引言  8-12
  1.1 研究背景及意义  8-10
    1.1.1 LDO 简介  8
    1.1.2 稳压器的分类  8-9
    1.1.3 LDO 和开关稳压器的区别与联系  9-10
    1.1.4 国内外发展现状  10
  1.2 论文的主要工作  10-12
第二章 LDO 线性稳压器基础知识  12-25
  2.1 LDO 线性稳压器的基本概念与拓扑结构  12-16
    2.1.1 LDO 线性稳压器的基本概念  12-13
    2.1.2 LDO 拓扑结构  13-16
  2.2 主要性能参数的定义  16-23
  2.3 关键电路设计考虑  23-25
第三章 LDO 芯片分析与设计  25-62
  3.1 LDO 系统稳压理论分析  25-31
    3.1.1 LDO 线性稳压器工作过程分析  25-27
    3.1.2 LDO 稳压器电路直流特性分析  27-31
    3.1.3 LDO 反馈网络对输入噪声的影响  31
  3.2 带隙基准源的设计  31-39
    3.2.1 带隙基准源的设计原理  31-32
    3.2.2 带隙基准源的电路实现  32-39
  3.3 PMOS 调整管的设计  39-42
    3.3.1 调整管宽长比的确定  39-41
    3.3.2 调整管栅驱动电压变化范围的确定  41-42
  3.4 误差放大器的设计  42-46
    3.4.1 误差放大器的电路实现  42-43
    3.4.2 直流特性分析  43-44
    3.4.3 模拟结果分析  44-46
  3.5 系统频稳定性分析及模拟结果验证  46-52
  3.6 LDO 保护电路设计  52-58
    3.6.1 过温保护电路的设计  52-55
    3.6.2 过流保护电路的设计  55-58
  3.7 使能电路的设计  58-62
第四章 LDO 系统性能仿真与分析  62-72
  4.1 直流特性仿真与分析  62-67
  4.2 交流特性仿真与分析  67-68
  4.3 瞬态特性仿真与分析  68-72
第五章总结与展望  72-74
  5.1 工作总结  72
  5.2 工作展望  72-74
致谢  74-75
参考文献  75-76

一种BiCMOS低压差线性稳压器的研究与设计

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