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《武汉科技大学》 2015年
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低压差线性稳压器的设计与实现

张献中  
【摘要】:随着便携式电子产品越来越普及,人们对电源管理芯片的需求越来越多。作为电源管理芯片庞大家族中的一员,低压差(LDO,Low Drop-Out)线性稳压器以其极低的输入输出电压差、小的输出纹波、低的输出噪声、低静态电流以及低成本等优势,广泛应用于便携式电子产品中,比如,医疗、无线通讯工具、音频设备、PDA(个人数字助理)以及汽车电子等。目前,LDO线性稳压器正朝着更小尺寸、更低功耗、更高效率等方向发展,应用前景十分广阔,因此深入研究高性能的LDO线性稳压器仍具有十分重要的现实意义。 本文首先分析了电源管理芯片的研究价值和对比了LDO线性稳压器与其它稳压器的优缺点;然后研究了LDO线性稳压器的系统结构,并对系统中各模块的性能参数进行了研究;分别设计了稳压器的子模块,并给出了仿真结果;研究了LDO线性稳压器的稳定性问题,给出了几种频率补偿方法;最后进行了整体仿真。本文设计的LDO低压差线性稳压器有五个主要部分组成,分别是参考基准,误差放大器,功率管,反馈网络以及保护电路。其中,重点设计了参考基准电压源,通过引入高阶补偿,获得了较低温度系数的带隙基准;设计了带密勒补偿的误差放大器,提高了LDO线性稳压芯片的整体性能;研究了功率管的工作原理,选取了合适的管子尺寸;为了保证整个系统的稳定性,研究分析了几种常用的频率补偿方法;最后,为了保障芯片工作的安全性,设计了相关的保护电路,包括过流保护电路和过压保护电路。在文章的最后对整个LDO线性稳压器进行了仿真分析。 本文利用Cadence公司的Spectre仿真软件,采用上华CSMC0.5μm CMOS工艺模型库,在室温下,对所设计的LDO进行了整体仿真。仿真结果表明:LDO线性稳压器可在3V-5V电源电压下工作,典型输出电压为3V,最低漏失电压仅为60mV,线性调整率和负载调整率分别为0.044%和0.177%,电源纹波抑制比为-64dB,另外该设计还具有良好的瞬态特性和交流特性,能够满足设计要求。
【学位授予单位】:武汉科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TM44

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【参考文献】
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