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基于单片DC-DC的LDO设计

作　者: 张林
导　师: 徐世六
学　校: 重庆大学
专　业: 微电子学与固体电子学
关键词: LDO 电源管理欠压保护放大器
分类号: TM761.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

近年来,随着电源管理芯片技术的发展,集成化方案已经成为该产品发展的主要方向。论文涉及的单片降压型电源管理芯片来源于中国电子科技集团第二十四研究所的项目。该芯片采用开关电源与低压差线性电压调节器(LDO)相结合的设计方案,其中LDO作为电源管理芯片内部的供电模块,为电源管理芯片内部的电路提供稳定的5V电源。本文首先分析了当前电源管理芯片的发展状况,着重描述了电源管理芯片集成化趋势;然后介绍了LDO的工作原理和主要参数指标,并描述了系统稳定性和频率补偿方面的相关技术。基于电源管理芯片的设计原理,结合该产品的实际要求,论文进行了LDO子模块的电路设计(包括启动电路,放大电路,输入电源比较,欠压比较)。本次设计采用0.5μm的BCD工艺,实现LDO的输入电压范围为5.5V~20V;满足在-40℃~125℃的工作温度范围内,输出电压为5V;在负载电流50mA的情况下,压差为240 mV。通过仿真验证,电路满足设计要求,同时论文还进行了版图设计和后仿验证。最后笔者对流片结果进行了测试,测试结果与设计指标基本吻合,达到了设计要求。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-7
1 绪论  7-14
  1.1 引言  7
  1.2 电源管理 IC 发展状况  7-9
  1.3 电源管理 IC 集成化  9-12
  1.4 本文结构安排  12-14
2 LDO 的基本理论  14-32
  2.1 工作原理  14-19
  2.2 重要的参数指标  19-23
    2.2.1 压差  19-20
    2.2.2 静态电流  20
    2.2.3 效率  20
    2.2.4 负载调整率  20-21
    2.2.5 线性调整率  21
    2.2.6 瞬态响应  21
    2.2.7 频率响应  21-23
    2.2.8 精度  23
  2.3 LDO 的稳定性  23-27
    2.3.1 稳定性的概念  23-26
    2.3.2 频率补偿  26-27
  2.4 LDO 的频率补偿  27-31
    2.4.1 传统补偿  28-29
    2.4.2 一种动态补偿  29-31
  2.5 小结  31-32
3 LDO 电路设计  32-50
  3.1 单片 DC-DC 中的 LDO  32-33
  3.2 LDO 概述  33
  3.3 使能电路模块  33-35
    3.3.1 原理分析  33-35
    3.3.2 仿真结果分析  35
  3.4 启动电路模块  35-37
    3.4.1 原理分析  35-36
    3.4.2 仿真结果分析  36-37
  3.5 放大电路模块  37-39
    3.5.1 原理分析  37-38
    3.5.2 仿真结果分析  38-39
  3.6 欠压电路模块  39-40
    3.6.1 原理分析  39-40
    3.6.2 仿真结果分析  40
  3.7 LDO 的整体仿真  40-48
    3.7.1 LDO 的DC 分析  40-44
    3.7.2 LDO 的瞬态响应分析  44-46
    3.7.3 LDO 的AC 分析  46-47
    3.7.4 LDO 的STB 分析  47-48
  3.8 小结  48-50
4 LDO 的版图设计  50-59
  4.1 工艺及设计规则  50-51
    4.1.1 工艺简介  50
    4.1.2 设计规则  50-51
  4.2 LDO 的版图设计  51-56
  4.3 版图验证  56-58
  4.4 小结  58-59
5 LDO 的测试与分析  59-62
  5.1 压差测试  59-60
  5.2 负载调整率测试  60
  5.3 线性调整率测试  60-61
  5.4 小结  61-62
6 总结和展望  62-63
致谢  63-64
参考文献  64-66
附录  66
  作者攻读硕士学位期间发表的论文  66

基于单片DC-DC的LDO设计

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