随着便携式电子设备的功能越来越丰富,芯片对电源的要求越来越高。LDO作为电源管理芯片,受益于其纹波小、噪声低、体积小以及无EMI等优点,得到广泛应用。在工艺上,相比于MOS工艺,双极工艺的驱动能力更好。因此,很多LDO采用双极工艺实现,尤其是大负载电流的。本文采用2μm 40V双极工艺,使用Cadence、Hspice等软件工具设计了一款大电流低压差线性稳压器芯片。主要研究内容如下:1.针对传统带隙基准仅有一阶补偿的缺陷,设计了一个带二阶温度补偿的带隙基准电路。该电路在传统带隙基准的基础上,采用分段补偿方式,分别在-13℃和52℃时对基准电压进行补偿,使基准电压受温度变化的影响减小,最终基准电压工作在-55~125℃范围内温漂为1.9ppm/℃,满足高精度LDO对基准电压的设计要求。2.针对环路稳定性问题,采用了密勒补偿与ESR补偿。论文分析系统稳定条件并研究频率补偿方法,通过外接一个22μF钽电容,将系统输出极点设置为主极点,在误差放大器内部采用密勒补偿并引入一个左半平面极点以及利用外接电容采用ESR补偿使环路在整个负载范围内都能稳定工作。通过仿真验证,输出电流为1.5A时,环路相位裕度为51.69°,符合系统稳定性要求。3.设计了一个预稳压电路。该电路结构简单,利用齐纳二极管反向击穿实现预稳压。通过仿真验证,在输入电压6~26V范围内,预稳压电压变化仅为580.4mV,符合设计要求。4.设计了过温保护、过流保护和过压保护电路使芯片在非正常工作条件下不被损坏。其中,为了防止电路在阈值温度处反复改变工作状态,过温保护通过采样电流放大器的电流实现迟滞效果。通过仿真验证,在典型情况下,输入电压为6V时,过温保护正向阈值温度为140.6℃,反向阈值温度为129.4℃;过流保护的阈值电流为1.924A;过压保护的阈值电压为34.7V,均符合设计要求。5.完成了设计版图。在电路设计通过前仿验证满足性能指标后,本文研究版图设计技术,完成版图设计,并通过DRC和LVS验证。最终得到版图面积为2490×1505μm~2,满足封装设计要求。