《低压差线性稳压器的设计及其在通信电源管理芯片的应用》由会员分享，可在线阅读，更多相关《低压差线性稳压器的设计及其在通信电源管理芯片的应用（148页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 中文摘要 中文摘要 近年来，随着半导体行业的迅速发展，大规模集成电路的集成度越来越高， 便携式电子产品的功能也越来越强大，以最常见的移动通信设备手机来说，已 经集无线通信、M P 3 播放、视频播放、数码相机和P D A 等功能于一体。但是功 能的增加相应的带来了功耗方面的问题，因此如何使这些电子产品在现有的电 池供电能力下有更长的使用时间，就成了电源管理产品开发的一个重要目标。 在电源管理类芯片中，L D O 作为一种常用的电源管理器件，具有较低的功 耗和较高的转换效率，同时由于它的输出电压具有较高的精度和很低的噪声， 所以更加适合于为模拟和射频模块供电。本文首先讨论了L D O 线性稳压
2、器的各 个特性指标，然后讨论了L D O 各个模块的设计，在这部分中给出了本文所提出 的两种新颖的高阶补偿的电压基准，另外在这一部分中给出了只使用M O S 管的 电压基准，这种电压基准有着面积很小，功耗很低的优点。接着在本文的第四 章中给出了传统的L D O 的频率补偿的优缺点，同时提出了几种新颖的频率补偿 方法，并对补偿方法的原理进行了分析。另外还在这一部分中提出了一种新颖 的自偏置的L D O ，这种L D O 不需要再单独产生电压基准，而是利用输出电压直 接产生偏置电压作为L D O 的电压基准，所以这种L D O 结构非常简单，且极大 的节省了面积。作为电源管理类芯片中另外一个重要的
3、组成部分，充电器也有 着很重要的作用，所以在本文第六章中也对线性充电器的原理和设计方法进行 了讨论。为了验证本文所提到的电路结构，本文在第七章给出了上面所提到的 电路结构的测试结果，其中包括高阶补偿的电压基准、改进的零极点跟踪的频 率补偿方法和零极点网络的频率补偿方法，另外也给出了线性充电器的测试结 果。测试结果表明，利用本文所提出的频率补偿方法，我们能够很好的解决L D O 频率稳定性的问题，且这几种类型的L D O 的负载调整率、线性调整率以及瞬态 反应等性能都比较好；本文所提出的高阶补偿的电压基准其温度系数在 - 4 0 0 C 8 5 0 C 的温度范围内只有2 9 p p m o C
4、 ；另外，本文所设计的线性充电器有预充 电、恒流充电和恒压充电的功能，且有着很高的精度，其中恒流充电的精度为 5 0 0 m A - 士5 0 m A ，恒压充电的精度为4 2 V 士5 0 m V 。 由于集成电路中的各个器件在制造的过程中存在着偏差，所以使用一般的 中文摘要 仿真方法，即对各个器件采用S S 、T T 、F F 的工艺角进行仿真的方法不能很好的 反映芯片流片后的实际动作特性，而利用蒙特卡罗方法可以比较好的反应芯片 流片之后的实际动作特性。本文首先对蒙特卡罗分析的方法的原理进行了分析， 然后给出了其分析的方法，并利用蒙特卡罗分析的方法对不同结构的b a n 起a p 结构进行
5、了仿真及分析，然后对分析的结果以及流片之后的结果进行了对比。 通过对比的结果我们可以看出，利用M o n t eC a l l o 分析的方法能够比较准确的反 映出芯片流片之后的特性，从而其能够指导电路设计尤其是对于提高和改善电 路的性能有着非常重要的作用。另外通过M o n t eC 砌。分析的结果表明，在进行 电路设计的过程中，使用简单的电路结构以及适当的增大管子的W 和L 值都能 改善电路的性能。 关键字 低压差线性稳压器电源管理频率补偿带隙电压基准 A b s t r a c t A b s t r a c t I nr e c e n ty e a r s ，p o r t a b
6、l ee l e c t r o n i c p r o d u c t sb e c o m em o r ep o w e r f u l a st h e s e m i c o n d u c t o ri n d u s t r yr a p i d l yd e v e l o p e da n dt h ei n t e g r a t el e v e lo fV L S Ib e c o m e s h i g h e r T a k i n gm o b i l ep h o n e s 笛a l le x a m p l e ，i ti sn o to n l yas i
7、 m p l yc o m m u n i c a t i o n t 0 0 1 b u ta l s oa ne n t e r t a i n m e n td e v i c e H o w e v e r , 弱t h o s ep r o d u c t sb e c o m em o r ea n d m o r ep o w e r f u l ，p o w e rd i s s i p a t i o np r o b l e mr i s e s C o n s e q u e n t l y , e x t e n d i n gt h eb a t t e r y l
8、i f eh a sb e c o m ea l le s s e n t i a la i mi nt h ea r e a So fp o w e rm a n a g e m e n tp r o d u c td e s i g n S ot h ed e s i g no ft h ep o w e rm a n a g e m e n tc i r c u i ti sv e r yi m p o r t a n tf o rt h ed e v e l o p m e n t o ft h ep o r t a b l ee l e c t r o n i cp r o d u
9、c t s L D O ，鹊ac o m m o nc o m p o n e n ti np o w e rm a n a g e m e n t , h a sar e l a t i v e l yl o w p o w e rd i s s i p a t i o na n dh i g hc o n v e r s i o ne f f i c i e n c y I na d d i t i o n , i tm o r ef i t sf o ra n a l o g a n dR Fm o d u l e sa sap o w e rs u p p l i e rs i n c
10、 ei th a st h eh i g hp r e c i s i o no fo u t p u tv o l t a g e a n d l o wo u t p u tn o i s e I nt h i sp a p e r , w ed i s c u st h ep e r f o r m a n c eo ft h el i n e a rl o wd r o p o u tr e g u l a t o r ( L D O ) a n dt h ed e s i g no ft h eb l o c ko ft h eL D O W e p r o p o s e dt w
11、 on o v e l h i g h - o r d e rt e m p e r a t u r ec o m p e n s a t e db a n d g a pv o l t a g er e f e r e n c e ，w h i c hh a sv e r yl o w t e m p e r a t u r ec o e f f i c i e n t s W ea l s op r o p o s eaM O So n l yv o l t a g er e f e r e n c e ，w h i c hh a s t h ea d v a n t a g eo ft
12、h es m a l la r e aa n dl o wp o w e r W ed i s c u st h ef r e q u e n c yr e s p o n s e a n dc o m p e n s a t i o no ft h eL D Oi nt h en e x ts e c t i o n W ea l s od i s c u s st h ef r e q u e n c y c o m p e n s a t i o np r i n c i p l ea n dd i s a d v a n t a g eo ft h ec o n v e n t i o
13、 n a lL D O ，a n dt h e nw e p r o p o s e s e v e r a ln o v e l f r e q u e n c yc o m p e n s a t i o n m e t h o d sa n dd i s c u st h e c o m p e n s a t i o np r i n c i p l eo ft h ep r o p o s e dL D O F u r t h e r m o r e ，w ep r o p o s ean o v e l s e l f - b i a s e dL D O ，w h i c hg
14、e n e r a t et h er e f e r e n c ev o l t a g ef i o mt h eo u p u tv o l t a g ei n s t e a d o fu s i n gt h ev o l t a g er e f e r e n c eb l o c k T h es e l f - b i a s e dL D Oh a ss i m p l es t r u c t u r ea n d s m a l lo c c u p i e dc h i pa r e a B e c a u s et h el i n e a rc h a r g
15、 e ri st h eo t h e rb l o c ko ft h ep o w e r m a n a g e m e n tc i r c u i t ，w ed i s c u st h ew o r k i n gp r i n c i p l ea n dd e s i g nm e t h o do f t h el i n e a r c h a r g e r , a n du s e da0 3 5 9 i nC M O Sp r o c e s st ov e r i f yO U td e s i g n T h ee x p e r i m e n t r e s
16、 u l t ss h o wt h a t ：t h ep r o p o s e dn o v e lL D O sc a np r o p e r l ys o l v et h ef r e q u e n c y c o m p e n s a t i o np r o b l e ma n dh a sg o o dp e r f o r m a n c e T h ep r o p o s e dt h eh i g h - o r d e r A b s W a c t t e m p e r a t u r ec o m p e n s a t e db a n d g 印v o l t a g er e f e r e n c e h a sv e r yl o wt e m p e r a t u r e c o e f f i c i e n t s ，t h ee x p e r i m e n t a lr e s u l t s s h o wt h a tt h e b a n d g a ph
