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如何使用CMOS设计LDO线性电压变换器
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随着便携电子产品的迅猛发展，适合各类电子产品的新型电源和功率管理集成电路源源不断地涌现。作为分布式电源主流结构的各种功率的开关电源，虽然其效率很高、允许较大的输入输出电压差，但是，其电源的质量（纹波、噪声等）仍不能满足所有的应用，需要进行二次稳定。在这方面，低压降（LDO：Low DropOut）线性调节器不失为一个很好的补充。LDO线性电压变换器具有高质量的输出电压，良好的瞬态特性，外围电路简单以及低成本等主要特点。在电源管理领域具有广泛的应用。其发展方向是更低的输入输出压差和地脚电流，以实现便携式电子产品的电源效率，延长电池续航时间，这一点对便携式产品具有十分重要的意义。
本文基于0.6 um的CMOS工艺，设计了一种LDO线性电压变换器。其输入电压范围为4V-7V，输出电压为3.3V，可以作为对纹波或噪声敏感的后级电路（如CPU、DSP等）的供电电源。在典型负载电流下（600mA）下，输入输出压差为650mY，静态电流只有0.9mA。此电路还具有良好的线性调整率、负载调整率和电源抑制比（PSRR），能够在各种工作环境下正常工作。此外，本文还设计了过热和过流保护电路，避免电路工作异常时芯片的永久性损坏。基于以上技术优势，使得该电源管理IC具有高效率、低功耗、高精度、低噪声的特点。本文提出的电路基于0.6um的CMOS工艺，经过优化设计，所有仿真结果都在Cadence和Hspice环境下得出，各项参数均达到制定的要求。
在本论文中，作者首介绍了电源管理的市场状况，比较了LDO线性压降变换器和开关变换器的特点，然后阐述了LDO线性压降变换器的工作原理，为整个电路的设计和参数的调整给出合理的理论依据。接着根据功能的需要设计了全部的子电路模块，包括斩波调制基准电压源、误差放大器和保护电路等，并借助设计软件Cadence和Hspice对所有的子电路模块进行了完整的设计和仿真，各项参数均达到或超过先前制定的指标。最后对整体电路进行了仿真，并给出了详细的数据，结果表明其功能和各项参数都满足应用的需要。
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