一种无线充模拟核心单元的LDO设计

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近年来,无线充电技术的普及对各类便携电子设备提出了快速发展的要求。无线充电芯片由于其耦合线圈输入范围较宽,无法直接对芯片内部各个功能模块进行供电,所以需要一种低压差线性稳压器(LDO,Low Dropout Regulator)电路,可将输入电压转换为合适的低电压并对内部电路供电,从而使无线充电芯片内部模块正常工作。基于上述问题,本文的主要研究目标是设计一个用于无线充电芯片内部的宽输入LDO电路。本文基于华虹0.18μm BCD工艺库,设计了一款可用于无线充电芯片的LDO电路,最高输入电压可达36V,同时具有静态电流低、输出精度高的优点。主要工作如下:1.本文为减少高压器件的使用,设计了一款预稳压电路。采用四管耦合带隙基准结构,保证了LDO电路在高压输入条件下的参考电压和电流的稳定输出。2.本文在对比三种常用带隙基准结构的基础上,深入研究了Brokaw带隙基准结构,设计了一种无运放的带隙基准电路,并结合二阶温度补偿原理,实现了对高温区段温度特性曲线的补偿,极大提高了带隙基准的温度特性,实现了带隙基准的高精度与低静态电流指标。3.本文为提高输出电压的精度和温度特性,采用了添加修调电阻的方法,设计了一种带有可编程修调功能的LDO电路。在使用时可根据实际输出偏差进行对温度特性和输出电压的修调。4.本文为实现LDO低静态电流的特性,采用了将带隙基准与温度补偿、欠压闭锁和过温保护等保护电路结构紧密结合的方法,设计了稳压器电路的保护电路模块。既减少了偏置电流的使用,也能对LDO电路的正常工作提供保护。5.本文在不影响LDO电路功能的基础上,提出了新的使能模块设计方案。通过将欠压闭锁电路和过温保护电路的输出端进行逻辑操作处理,输出单路使能信号控制LDO电路的使能,降低了LDO电路中使能与保护电路多个输出端的处理难度。本文设计了一款LDO电路并完成了版图绘制及后仿真,实现了在5V~36V的输入范围内可正常稳压至2.5V,负载电流范围0~300m A且静态电流为41.5μA,工作温度在-40℃~125℃,且温漂系数可以达到4.3ppm/℃,满足了技术指标的要求,最后仿真数据表明LDO电路达到初定设计指标,版图面积751μm×489μm,待芯片流片时可进行测试及封装。
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