200mA低壓差無片外電容線性穩(wěn)壓器設計.pdf

1、III摘要I論文題目：論文題目：200mA200mA低壓差無片外電容線性穩(wěn)壓器設計低壓差無片外電容線性穩(wěn)壓器設計學科專業(yè)：微電子學與固體電子學學科專業(yè)：微電子學與固體電子學研究生：生：師旭初師旭初簽名：簽名：________________指導教師：指導教師：盧剛盧剛副教授副教授簽名：簽名：________________摘要如今電子設備日益普及，電源管理在電子設備中的重要性逐漸引起人們的重視。手持設備中的電池需要電源管理芯片去延長它的

2、使用壽命，大部分系統(tǒng)包含了多個穩(wěn)壓器為不同的子系統(tǒng)供電。低壓差線性穩(wěn)壓器（LDO）以其簡單的結構、占用的芯片面積較小和輸出端的噪聲低等優(yōu)點已被廣泛的應用于便攜式電子產(chǎn)品中。傳統(tǒng)的LDO線性穩(wěn)壓器是借助芯片外至少幾個微法的大電容補償電路并改善系統(tǒng)瞬態(tài)響應的性能，微法級的電容，不適合集成在芯片上，這些外部電容，占用寶貴的電路板空間，增加集成電路的引腳數(shù)量，不適合應用在片上系統(tǒng)（SOC）。如果LDO線性穩(wěn)壓器的輸出端不接此大的片外電容，LDO

3、的系統(tǒng)穩(wěn)定性及瞬態(tài)響應將會成為LDO設計的難點。隨著片上系統(tǒng)（SOC）的迅速發(fā)展，無片外電容LDO已經(jīng)成為LDO設計的主要的研究方向。首先本文介紹了LDO穩(wěn)壓器的發(fā)展趨勢和工作原理，并詳細介紹了目前典型的補償方法：多零極點對補償技術；米勒補償；零極點跟蹤補償；阻尼系數(shù)控制頻率補償?shù)?。文中采用嵌套米勒補償結構同時引入新的零點使系統(tǒng)在0.5mA至200mA的負載電流時穩(wěn)定工作。提出雙微分器瞬態(tài)增強電路和基于微分器的新型過沖抑制電路加快環(huán)路響

4、應速度，從而提高瞬態(tài)響應性能。最后設計了偏置電路（電流源和電壓源）和保護電路（過流保護和過熱保護），對電路整體性能進行仿真并且完成了整個無片外電容LDO的版圖繪制工作。芯片采用DongbuHiTek0.18μmMM1P2M工藝，仿真工具為Cadence的Spectre，仿真結果表明各子電路和頂層電路的仿真結果達到預期目標，LDO的輸出電壓為3.3V，輸入電壓的范圍為3.5V～6V，最大輸出電流為200mA，消耗45μA的電流與200mV