基于0.35 μm CMOS的高性能LDO稳压器设计

为降低芯片负载波动及电源干扰对系统输出的影响,以提高芯片性能,基于0.35 μm CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)工艺,采用Cadence设计了高性能的无片外电容低压差(LDO:Low Drop-Out) 线性稳压器集成电路,给出了负载瞬态响应增强网络以及电源干扰抑制增强网络的设计方案并进行了仿真实验。实验结果表明,电路具有良好的线性调整率和负载调整率,各项性能指标均符合行业标准,系统在3～5 V的输入电压范围内,稳定的输出电压为2.8 V,电源抑制比在高频1 MHz时达到-46dB,负载变化引起的输出电压过冲小于55 mV。     

一种低压高精度基准电压源的设计

提出一种新型基准电压源,通过低阈值源跟随电路和新颖的启动电路实现输出的低压高精度.低阈值源跟随电路通过降低运放的输出阻抗减少系统增益,减少运放失调对输出电压精度的影响,同时低阈值耗尽型管的采用,降低了电源电压和基准电压间的压差,使得该结构可工作于低压系统中;启动电路通过实时监测基准输出电压,加速启动速度的同时消除输出电压过冲现象.该基准电压源已应用于一款线性稳压电源(Low dropout voltage regulator,LDO)中,并基于标准0.35μm CMOS工艺用Cadence的Spectre工具进行仿真验证.仿真结果表明:输出电压启动过程平缓无上冲,基准电压稳定输出为1.215 V@VCC≥1.5 V,静态电流为9 uA@6 V;在-40℃～100℃下,温度系数为26 ppm/℃,电源电压抑制比为85 dB@1 kHz;在电源电压为3 V～6 V下,线性调整率为4.57 ppm/V.     

MCU中线性稳压器的设计与实现

设计了MCU中的线性稳压器,通过调整参考电压到输出电压的电平,避免在线性稳压器的输出端使用电阻分压网络,提高了整个环路的稳定性和响应速度.电路基于90 nm CMOS工艺实现.在测试评估板上,选用BCP68 NPN功率晶体管对线性稳压器测试表明:输出电压精度高(2%),纹波电压小(10 mV),静态电流小于100 μA.     

一种自给基准参考电压的前置稳压器设计与研究

设计1种可实现自给基准参考电压的前置稳压器.提出1种新的电路结构,该电路结构由前置稳压电路和基准参考电压产生电路组成.前置稳压电路输出稳定电压为芯片其他模块提供稳定电压,基准参考电压产生电路输出与电源无关的基准参考电压,作为前置稳压电路的参考电压,通过反馈机制,实现稳定输出,从而为芯片在供电电压波动较大的情况下,提供稳定电压.采用BCD工艺模型对电路进行仿真,仿真结果证明此种稳压器的线性调整率为0.008%,负载电流由0上升至100 m A时,负载调整率是1.18%,当频率为10 k Hz时,电源纹波抑制比为-58 d B,频率为40 k Hz时,抑制比为-29.7 d B.     

一种电源抑制比增强的带隙基准电压源设计

本文介绍了一种适用于低功耗、高电源抑制比的低压差线性稳压器(LDO)低温漂、高电源抑制比带隙基准电路.该电路在原有传统的带隙基准电路的基础上,通过在误差放大器输出端与带隙基准电流镜之间添加结构简单的PSRR增强电路,使得本文设计的带隙基准较常见带隙基准的电源抑制比(PSRR)提高了近20 dB.本文基于CSMC 0.5 μm工艺Spectre仿真分析结果表明:在-25℃到85℃的温度范围内,输出电压变化值仅为0.3 mV,有较好的温度特性.在10 K处的电源抑制比为75dB,在60℃的条件下,输出电压在电源电压2.75～5 V的变化范围内,仅为90μV的波动,整个电路有较好的线性调整率.整体电路功耗小于20μA.     

单片集成低静态电流低压差线性稳压器设计

设计了一款静态电流小、驱动能力大、环路响应快的单片集成低压差线性稳压器,重点介绍了误差放大器、补偿电路和瞬态响应增强电路的设计方法.误差放大器的输入管采用共源共栅结构,输出级采用推挽电路,可提高放大器的驱动能力;补偿电路使用共源共栅补偿方法,补偿电容约1pF,环路相位裕度大于60°;瞬态响应增强电路采用动态偏置结构,使稳压器输出电压的上过冲有明显改善,提高了瞬态响应性能.稳压器的输出不用接片外电容,在片内集成50-100pF的电容即可稳定工作.     

一种LDO线性稳压器的设计与仿真

LDO线性稳压器是移动便携式电子设备中应用极为广泛的一类电源管理芯片．设计了一款两路LDO输出的线性稳压器,输出电压分别为2．8V和3．0V．采用CadenceHspice软件对设计的电路进行仿真,结果表明所设计的LDO具有低功耗,超低压差,输出精度高,电源抑制比高等优点．     

一种用于光电标签的高电源抑制比的低压差线性稳压器设计

高电源抑制比低压差线性稳压器(LDO)采用UMC 0.18μm标准CMOS工艺进行流片,电路中采用偏置电流提升技术、偏置复用等技术来降低LDO的功耗.为保证LDO的稳定性,电路采用密勒补偿技术增强系统的相位裕度.同时,采用前馈结构来提高在低静态电流时LDO的瞬态响应.输入电压为光电池所提供的2 V电压,输出电压为1.8 V,该稳压器的最大负载电流约为13 m A.当负载电流为2 m A时,电源抑制比约为-67d B,其带宽在6 k Hz左右.稳压器的静态电流约为32.2μA,芯片面积为320×224μm~2.     

一种双极型LDO线性稳压器的设计

介绍了一种基于双极型工艺的线性稳压器设计。该电路主要应用于便携式电子产品的电源系统,调整管采用超β横向PNP管,使其具有低压差、低静态电流、低线性调整率和低负载调整率的特点,同时含有使能开关、过温、过压和过流保护等功能。用hspice进行仿真,仿真结果表明,在(-55~125)℃的范围内,基准温漂可达到20×10-6(ppm)/℃;在(5~26)V的电源电压中,电压线性调整率可达到±1%。     

一种适用于无源RFID的低静态电流LDO稳压器设计

给出了一种适用于无源RFID的低静态电流密度LDO稳压器电路设计,主要提出了一种新的基准电压源电路和一种利用输出电压为基准电压源电路供电的方式,使得该LDO稳压器具有低静态电流、输出电压稳定的优点.基于CSMC0.5μm模型库对其进行了仿真,初始电压在3.4～9V的变化范围内,该电路输出电压仅变化0.535mV,电路自身的静态电流仅为5.79μA.     

配电变压器的非线性自动调压系统设计

为了提高配电变压器输出电压的稳定性,设计了一种新的配电变压器非线性自动调压系统。介绍了配电变压器非线性自动调压系统升压部分设计过程,主要包括升压变压器、交流接触器以及过电保护装置,给出电路图。分析了自动控制部分设计过程,包括电压检测电路、A/D转换电路以及控制电路。当配电变压器中的电压改变时,通过微处理器对采集的电压进行处理,在指定端口输出低电平,采用小型中间继电器对接触器的断开、闭合状态进行控制,以实现电压控制。按照系统性能要求对触发电路进行设计,给出反并联晶闸管模块触发电路。分析了触发电路半导体器件参数选择过程,经测试发现反并联晶闸管触发导通后,电压波形稳定,负载波形几乎无变形。对设计的非线性自动调压系统进行测试,设计系统能够保证配电变压器输出电压的稳定性。     

线性电路叠加定理的证明

线性电路必定满足叠加定理,满足叠加定理的电路必定是线性电路,但循环定义无助于识别线性电路和应用叠加定理。文章指出线性是线性系统输入信号与输出信号关系的一种描述,是齐次性与叠加性之和。线性电路元件是电流/电压关系特性符合线性系统输入/输出要求的电路元件,进一步可以分为自身电流与自身电压成线性关系的普通线性电路元件,和控制电压或电流与受控电压或电流成线性关系的受控线性电路元件。线性电路是由线性电路元件和独立源构成的电路,其中独立源被看做线性电路的输入（激励）,而电路中的任何电压和电流都被看做是线性电路的输出（响应）。最后根据线性概念及基尔霍夫定律,给出了叠加定理的证明。     

触发截止型保护电路

晶体管串联型直流稳压电源中，调整管的过流保护电路是其重要的组成部分。以灵敏度更高、可靠性更强为目的，所设计的触发截止型过流保护电路，能对任何耐压的调整管实施安全可靠的保护，使串联型稳压电路的输出电压大大提高。最后给出实例：设计在一台100mA、0－750V的晶体管串联型直流稳压电源中的触发截止型过流保护电路。     

具有欠压锁定功能的PWM控制器带隙基准电路的实现

目的设计一款应用于PWM控制器的带隙基准。方法前级的欠压锁定电路在电源电压上升到8.2V时才能开启,当电源电压下降到7.8V后级电路关断,既保证了整个电路的正常工作,又节省了电路的功耗。结果 CADENCE Spectre软件仿真结果表明:温度为25℃时,带隙基准输出电压为5.006 5V;在-55℃～125℃的温度变化范围内,基准的温度稳定性为0.17mV/℃;电源电压12V≤Vcc≤25V,基准输出的最大变化为0.233mV;基准输出电流1mA≤Io≤20mA,输出电压的最大变化为1.81mV;基准电路的输出短路电流为-105mA。结论版图基于华越微电子有限公司SB45V双极工艺流程和版图层次设计,流片测试结果证明本单元的设计满足要求。     

一种低交叉调整率的多路输出正激变换器设计方法

多路输出正激变换器结构简单,可靠性高,应用广泛,但是存在交叉调整率问题,为了从根本上改善多路输出正激变换器的交叉调整率问题,提出了一种目标平均电流控制策略.通过ARM-STM32(嵌入式单片机,Acorn RISC Machine-STMicroelectronics 32)采样各路输出端的实时电压和实时电流,得到实时负载,结合期望输出电压算出目标平均电流,根据目标平均电流和多路输出正激变换器的硬件参数计算出主路开关管和每一路副边整流开关管的导通时间,由程序自动控制各开关管的导通时间来实现各输出路的输出平均电流等于目标平均电流.实验结果表明,采用输出平均电流控制的多路输出正激变换器具有小于1.6％的交叉调整率,由该策略控制的多路输出正激变换器不仅可以实现低交叉调整率,而且具有较高的电压精度.     

基于动态可修调误差放大器的高精度Buck-Boost转换器设计方法

传统的修调方案是通过改变电阻反馈网络的反馈系数来对系统的输出电压进行修调，这种针对于特定输出电压下的反馈电阻修调的方法无法保证配置不同输出电压时的精度. 针对上述问题，本文通过分析环路的工作特点，从固定工作点的误差放大器入手，提出基于动态修调误差放大器电流的高精度Buck - Boost转换器设计方法. 基于0.18 μm BCD工艺对提出的方法进行了具体电路设计与物理实现验证.结果表明，修调电流可以将输出电压±40 mV的输出电压误差降低到±1.83 mV，输出电压精度可以达到0.045 7 %；在输出电压误差满足≤5 mV时，满修调时可实现最大误差62.83 mV的修调.相较于传统结构，修调电压的精度受PVT变化影响较小，极大地改善了系统的输出精度，该方法已在一款Buck - Boost型转换器中得到成功应用.      

一种应用于脉冲激光测距系统的宽动态-高速接收电路

为提高脉冲激光测距系统的测距精度,采取对APD偏压和放大器增益双重控制的方法设计了一种用于脉冲激光测距系统中的接收电路。模拟仿真结果表明,此电路能接收80 dB宽动态范围的回波功率,实现了0.5~2 V的有效电压输出,仿真得到此电路的有效带宽为58 MHz。测试结果表明此设计有效可行。     

高精度宽范围数控直流电流源设计

采用SPCE061A单片机,设计了一个高精度宽范围的数控直流电流源。硬件部分通过SPCE061A单片机的D/A输出控制压控电流源,该电流源的实际输出电流通过采样电阻转换成电压送A/D转换器,并与预设值进行比较;若有误差再调整D/A转换器的输出,从而改变压控电流源的输出电流,使该电流输出值与预设值相等。软件部分通过闭环控制、PID算法以实现高精度、高量程的电流输出。电流源输出电流最大值200 mA,电流步进精度>0.2 mA。     

风力发电系统中直流辅助电源的设计与仿真

为了满足风力发电系统中各监测单元模块对供电系统的需求,设计了一款多输出直流(direct current, DC)辅助开关电源。根据辅助电源参数的具体要求,理论分析并设计了DC-DC高频反激变压器;选用稳压管TL431、光电耦合器PC817以及UC2842控制芯片,实现对输出电压的采集、输入电流的采样以及功率MOS(metal, oxide, semiconductor)管的驱动;搭建了一款输出电压为5、15、24 V的多输出双闭环控制的反激开关电源电路,并利用Saber软件对设计的直流辅助开关电源电路进行了仿真。仿真结果表明:设计的多输出直流辅助开关电源的输出电压、占空比以及开关频率符合设计要求,其值均在设计要求精度的10%以内。可见设计辅助电源电路中所采用的方法简单有效,且电路各元器件参数值的选取合理,其方法和结果可在后续直流辅助电源系统电路的硬件开发中为各元器件参数的优化提供参考依据。     

基于双极型三极管的新型直流固态继电器电路的实现

在低电压控制高电压输出技术中,电磁继电器存在开关动作迟缓、触点易抖动和抗干扰能力弱的问题。依据双极型三极管的开关特性和光耦的光电能量转换原理,提出了一种直流固态继电器的电路实现方法,并对实际电路进行了测试。分析结果表明,该电路能够实现弱电对较强电压的通断控制,具有开关动作快,带负载能力强,导通时间短(可达到1 ms)的优点。目前,该技术已成功应用于某地震勘探模拟爆炸机的自主研发电路设计中。