如何使用CMOS設(shè)計(jì)LDO線性電壓變換器

　　隨著便攜電子產(chǎn)品的迅猛發(fā)展，適合各類電子產(chǎn)品的新型電源和功率管理集成電路源源不斷地涌現(xiàn)。作為分布式電源主流結(jié)構(gòu)的各種功率的開關(guān)電源，雖然其效率很高、允許較大的輸入輸出電壓差，但是，其電源的質(zhì)量（紋波、噪聲等）仍不能滿足所有的應(yīng)用，需要進(jìn)行二次穩(wěn)定。在這方面，低壓降（LDO：Low DropOut）線性調(diào)節(jié)器不失為一個(gè)很好的補(bǔ)充。LDO線性電壓變換器具有高質(zhì)量的輸出電壓，良好的瞬態(tài)特性，外圍電路簡單以及低成本等主要特點(diǎn)。在電源管理領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。其發(fā)展方向是更低的輸入輸出壓差和地腳電流，以實(shí)現(xiàn)便攜式電子產(chǎn)品的電源效率，延長電池續(xù)航時(shí)間，這一點(diǎn)對便攜式產(chǎn)品具有十分重要的意義。

　　本文基于0.6 um的CMOS工藝，設(shè)計(jì)了一種LDO線性電壓變換器。其輸入電壓范圍為4V-7V，輸出電壓為3.3V，可以作為對紋波或噪聲敏感的后級電路（如CPU、DSP等）的供電電源。在典型負(fù)載電流下（600mA）下，輸入輸出壓差為650mY，靜態(tài)電流只有0.9mA。此電路還具有良好的線性調(diào)整率、負(fù)載調(diào)整率和電源抑制比（PSRR），能夠在各種工作環(huán)境下正常工作。此外，本文還設(shè)計(jì)了過熱和過流保護(hù)電路，避免電路工作異常時(shí)芯片的永久性損壞?；谝陨霞夹g(shù)優(yōu)勢，使得該電源管理IC具有高效率、低功耗、高精度、低噪聲的特點(diǎn)。本文提出的電路基于0.6um的CMOS工藝，經(jīng)過優(yōu)化設(shè)計(jì)，所有仿真結(jié)果都在Cadence和Hspice環(huán)境下得出，各項(xiàng)參數(shù)均達(dá)到制定的要求。

　　在本論文中，作者首介紹了電源管理的市場狀況，比較了LDO線性壓降變換器和開關(guān)變換器的特點(diǎn)，然后闡述了LDO線性壓降變換器的工作原理，為整個(gè)電路的設(shè)計(jì)和參數(shù)的調(diào)整給出合理的理論依據(jù)。接著根據(jù)功能的需要設(shè)計(jì)了全部的子電路模塊，包括斬波調(diào)制基準(zhǔn)電壓源、誤差放大器和保護(hù)電路等，并借助設(shè)計(jì)軟件Cadence和Hspice對所有的子電路模塊進(jìn)行了完整的設(shè)計(jì)和仿真，各項(xiàng)參數(shù)均達(dá)到或超過先前制定的指標(biāo)。最后對整體電路進(jìn)行了仿真，并給出了詳細(xì)的數(shù)據(jù)，結(jié)果表明其功能和各項(xiàng)參數(shù)都滿足應(yīng)用的需要。
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