200mA低壓差無片外電容線性穩(wěn)壓器設(shè)計(jì).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(shè)計(jì)低壓差無片外電容線性穩(wěn)壓器設(shè)計(jì)學(xué)科專業(yè)：微電子學(xué)與固體電子學(xué)學(xué)科專業(yè)：微電子學(xué)與固體電子學(xué)研究生：生：師旭初師旭初簽名：簽名：________________指導(dǎo)教師：指導(dǎo)教師：盧剛盧剛副教授副教授簽名：簽名：________________摘要如今電子設(shè)備日益普及，電源管理在電子設(shè)備中的重要性逐漸引起人們的重視。手持設(shè)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(gè)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(jié)構(gòu)、占用的芯片面積較小和輸出端的噪聲低等優(yōu)點(diǎn)已被廣泛的應(yīng)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(gè)微法的大電容補(bǔ)償電路并改善系統(tǒng)瞬態(tài)響應(yīng)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(yīng)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(yīng)將會成為LDO設(shè)計(jì)的難點(diǎn)。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(shè)計(jì)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(xì)介紹了目前典型的補(bǔ)償方法：多零極點(diǎn)對補(bǔ)償技術(shù)；米勒補(bǔ)償；零極點(diǎn)跟蹤補(bǔ)償；阻尼系數(shù)控制頻率補(bǔ)償?shù)?。文中采用嵌套米勒補(bǔ)償結(jié)構(gòu)同時(shí)引入新的零點(diǎn)使系統(tǒng)在0.5mA至200mA的負(fù)載電流時(shí)穩(wěn)定工作。提出雙微分器瞬態(tài)增強(qiáng)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(yīng)速度，從而提高瞬態(tài)響應(yīng)性能。最后設(shè)計(jì)了偏置電路（電流源和電壓源）和保護(hù)電路（過流保護(hù)和過熱保護(hù)），對電路整體性能進(jìn)行仿真并且完成了整個(gè)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(jié)果表明各子電路和頂層電路的仿真結(jié)果達(dá)到預(yù)期目標(biāo)，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