LDO与PWM设计资料整理

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LDO电路集锦

这是我常用的LDO电路，实测最小稳定压差为0.2V，输入电压小于稳定电压（输出电压+0.1V）时，调整管饱合，压差小于0.2V，电流小于100mA情况下压差小于0.1V.该电路取样及误差放大采用差分电路，并且省掉了常见串联型PNP稳压电路的启动电阻。

输出电压U。

=Vz*（R114+R115）/R115输出限流电流由R113决定（调整管用P-MOSFET则无此功能）在大电流应用，将调整管改为P-MOSFET即可。

与1117的应用对比该电路的缺点是元件较多，输出不够稳定，用主贴的参数提供200mA电流，VBAT由4.5V降为3.5V时，输出电压会有0.1V的下滑（即输出为3.2V)。

但如果电路中有多余的运放单元，则电路可大大简化。

该电路的优点：VBAT降到3.3V以下时，输出始终保持为VBAT-0.1V，比1117优秀得多。

某手持设备由三只干电池串联供电的开发过程中（耗电300mA），最初用L1117供电，当电池端电压降到3.6V时，其输出仅为2.7伏，电路产生异常。

高倍率放电情况下，干电池的终止电压是0.95V/单元，这显然不能合理利用完电池能量。

用该电路取代1117后，电池电压降到2.9伏电路产生异常，电池寿命试验证明，后者可提高电池便用寿命25%以上。

最近用了AME1117,也是别人推荐用的.之前也没感觉这类LDO有什么方便之处.在网上关于LDO的文章也比比皆是.有饿就顺便摘录几篇吧(一)这是我常用的LDO电路，实测最小稳定压差为0.2V，输入电压小于稳定电压（输出电压+0.1V）时，调整管饱合，压差小于0.2V，电流小于100mA情况下压差小于0.1V.该电路取样及误差放大采用差分电路，并且省掉了常见串联型PNP稳压电路的启动电阻。

输出电压U。

=Vz*（R114+R115）/R115输出限流电流由R113决定（调整管用P-MOSFET则无此功能）在大电流应用，将调整管改为P-MOSFET即可。

数字开关电源基础(凌特资料)

in 71
BOOST
同步BOOST变换器
1 输出二极管换为功率MOSFET 2 应用于高功率输出大电流 3 高效率
多相BOOST变换器
1 低的输出电压纹波 2 小的电感和小的电容 3 高效率
72
BOOST
元件选取
①功率MOSFET VDDS > Vo， IDmax > Io/(1-D)+ΔI/2 ②续流二极管或同步MOSFET VRRM > Vo， IF(AV) > Io ③电感 L >VINDMAX / f ΔI ， ΔI = 0.2~0.4 IIN ，饱和电流Isat > IIN+ΔI/2 ④PCB：输入地回路电流连续，输入地为干净地
4
LDO
3）NPN准LDO调节器利用一个非达林顿结构的NPN作为主要传输晶体管，由PNP提供驱动。由于单独NPN的电流增益通常要高于PNP，因此该调节器的电流增益要比传统的PNP LDO要高，且负载调节更佳、接地引脚电流更低，但还是稍逊于标准的NPN达林顿调节器。由于在传输器件中只用一个NPN而非达林顿，因此准LDO的压降仅为VCESAT与VBE 的和（约1～1.5伏）。
LTC1628/1629
CLK
1:1 Gain Diff Op-Amp
电流检测比较 ITH电压环补偿
40
BUCK
峰值电流模式控制BUCK变换器优点: 1 内在固有的精确/快速脉冲限流,可靠性高 2 真正的电感电流软起始 3系统是一阶，稳定的余量大稳定性好,对于所有陶冶电容容易设计补偿环路 4 易实现多个相位/多个变换器并联操作得到更大输出电流 5 精确/快速的电流均流 6 输出电压与输入电压无关，允许大的输入电压纹波，减小输入滤波电容从而提高了输入的功率因素缺点需要精密的电流检测电阻,影响效率和成本

LDO电路设计规范

本规范仅作为部门内部规范，作为设计、校核、审核LDO电源电路的依据。
本规范主要起草人：王振华。
LDO电路设计规范
11
本规范规定了LDO电路输入输出电容的选择以及电源输出的电流的基本要求。
12
下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。
C2
钽电容
47Uf16V
800mΩ
TAJD476K016RNJ
输入电压VIN
输出电压VOUT
最大允许输出电流
5V
3.3V
200mA
4.2MIC37302-WU典型电路设计
电容的选取
电容类型
容值/耐压
等效串联电阻
型号
C1
瓷片电容
10Uf10V
10 mΩ
GRM21BR61A106KE19L
C2
瓷片电容
47Uf10V
1
低压降（LDO）线性稳压器的成本低，纹波小，静态电流小，这些是它的突出优点。它需要的外接元件也很少，通常只需要一个输入电容和输出电容。但是他也有很明显的缺点，发热量大、效率低。设计注意事项主要有输入电容、输出电容的选择以及本身的功耗。
在电路设计中，硬件工程师选用了多款LDO电源芯片，每一种LDO电源芯片对输入输出电容都有不同的要求，一颗LDO芯片也可以使用多种电容以保证电源电压输出的稳定。这些造成了不同的硬件工程师在使用同一颗LDO芯片设计了不同的电路。本规范主要对LDO的输入输出电容的选择以及输出电流进行规范，方便电源的设计以及测试。

ldo设计要点

ldo设计要点
1.了解负载特性：在设计LDO之前，需要了解负载的特性，包括最大/最小负载电流、负载的动态响应、负载的静态响应等。

2. 选择合适的输出电容：LDO的输出稳定性很大程度上取决于输出电容的选择，需要根据负载特性来选择合适的输出电容。

3. 建立合适的反馈回路：LDO的反馈回路直接影响输出稳定性和负载能力，需要根据实际应用来建立合适的反馈回路。

4. 降低LDO的静态功耗：在设计LDO时，需要尽可能地降低静态功耗，以提高效率和延长电池寿命。

5. 保护LDO：为了保护LDO不受过压、过流等因素的损害，需要在设计中添加相应的保护电路。

6. 优化布局：在LDO的PCB布局中，需要优化布线、降低噪声等，以提高性能和稳定性。

7. 参考其他设计：可以参考其他LDO的设计方案，了解设计经验和技巧，从而优化自己的设计。

- 1 -。

LDO设计小结1

t1
1 1 V tsr Cpar BWcl BWcl Isr
由上面两个表达式可以看出，要降低输出电压抖动，主要办法是提高 LDO 的闭环带宽，减小 pass element 的寄生电容，同时增大对该寄生电容的驱动能力。（Iout-max， Cout 和 Vesr 等指标通常是给定的） 2.4 电流效率该指标反映了 LDO 给负载提供输出电流的效率，其表达式如下：
Vtr- max Iout max t1 Vesr Cout
其中 Iout-max 表示 LDO 的最大输出电流，Cout 表示电路的输出电容（包括片内寄生电容，外接旁路电容及负载电容等）， Vesr 表示输出电容的 ESR 带来的电压抖动， t1 与电路的闭环带宽及内部转换速率（与 pass element 的寄生电容相关）有关，具体表达式如下：
PSR Vout Vdd
我们先来考虑 DC 情况下的 PSR，从电源到输出有两条通路，如下图所示：
Vdd Vref Vout
Aop
Vg
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
R1
R2
图中红色的两条虚线表示了从电源到输出的两条通路，一条是从电源经过 pass element 直接到输出，另一条是输出经过由电阻分压网络，误差放大器和 pass element 构成的反馈环路后回到输出。由此可以得到如下关系式：
2.1 线路及负载调整率线路调整率即输出电压随输入电压的变化情况，而负载调整率指输出电压随负载电流的变化情况，这两个指标都对应电路的稳态响应。具体公式如下：
Line regulation = VO VO Load regulation = VI IO
通常情况下，输出电压随输入电压的降低及负载电流的增大而降低。在实际仿真中发现，要想提高线路及负载调整率，较为直接的方法是提高环路增益。 2.2 drop-out 电压 drop-out 电压表征了使输出电压稳定的最小输入电压，其大小即为此时输入输出之间的电压差。显然，减小 drop-out 电压可以提高 LDO 的电流效率。下面分析两种典型电路的 drop-out 电压，即 pass element 分别用 PMOS 和 NMOS 的情况，如下图所示：

LDO设计基础知识

电源转化方面的知识LDOLDO是low dropout regulator，意为低压差线性稳压器，是相对于传统的线性稳压器来说的。

传统的线性稳压器，如78xx系列的芯片都要求输入电压要比输出电压高出2v~3V以上，否则就不能正常工作。

但是在一些情况下，这样的条件显然是太苛刻了，如5v转3.3v,输入与输出的压差只有1.7v，显然是不满足条件的。

针对这种情况，才有了LDO类的电源转换芯片。

目录•LDO的概念•LDO的工作原理•LDO的工作条件•LDO的四大要素•LDO的概念LDO是一种线性稳压器。

线性稳压器使用在其线性区域内运行的晶体管或FET，从应用的输入电压中减去超额的电压，产生经过调节的输出电压。

所谓压降电压，是指稳压器将输出电压维持在其额定值上下100mV 之内所需的输入电压与输出电压差额的最小值。

正输出电压的LDO（低压降）稳压器通常使用功率晶体管（也称为传递设备）作为PNP。

这种晶体管允许饱和，所以稳压器可以有一个非常低的压降电压，通常为200mV 左右；与之相比，使用NPN 复合电源晶体管的传统线性稳压器的压降为2V 左右。

负输出LDO 使用NPN 作为它的传递设备，其运行模式与正输出LDO 的PNP设备类似。

更新的发展使用MOS功率晶体管，它能够提供最低的压降电压。

使用功率MOS，通过稳压器的唯一电压压降是电源设备负载电流的电阻造成的。

如果负载较小，这种方式产生的压降只有几十毫伏。

DC-DC的意思是直流变（到）直流（不同直流电源值的转换），只要符合这个定义都可以叫DCDC转换器，包括LDO。

但是一般的说法是把直流变（到）直流由开关方式实现的器件叫DCDC。

LDO是低压降的意思，这有一段说明：低压降（LDO）线性稳压器的成本低，噪音低，静态电流小，这些是它的突出优点。

它需要的外接元件也很少，通常只需要一两个旁路电容。

新的LDO线性稳压器可达到以下指标：输出噪声30μV，PSRR为60dB，静态电流6μA（TI 的TPS78001达到Iq=0.5uA），电压降只有100mV(TI量产了号称0.1mV的LDO)。

LDO电路原理与设计（一）

LDO电路原理与设计（⼀）本篇博⽂只介绍LDO的重要原理性概念，详细的误差放⼤器、功率管设计，相位补偿下节进⾏介绍。

⼀、LDO的原理话不多说，直接上图：⼆、LDO关键性能参数1、压降：产⽣额定输出电压时，减⼩输⼊电压，输出电压下降到额定输出电压98%时，输⼊输出压差即为dropout电压，我们希望这个电压越低越好。

2、负载调整率反映了输⼊固定情况下，LDO输出电压受负载电流变化的影响，定义公式如下：负载调整率和负载电流范围有关，和LDO本⾝特性也有关，即为输出端的微分电阻：设放⼤器低频增益为A，调整管跨导为gm:得到：根据负载电路表达式，可以看出，负载电流变⼤，gm变⼤，ro表⼩，微分电阻变⼩放⼤器低频增益变⼤，微分电阻变⼤，提⾼了负载调整率。

3、线性调整率反映了负载固定的情况下，输⼊电压对输出电压变化的影响，即主要的影响来⾃，输⼊电压变化，运放输出端电压变化(B)，调整管电流变化，环路增益变化，导致输出电压变化。

因此提⾼线性调整率的⽅法就是，提⾼放⼤器地频增益4、瞬态特性LDO的瞬态响应包括两个⽅⾯：⼀是⼤信号响应速度，⼆是⼩信号响应速度，当输出端电流发⽣⼤幅度跳变，电路⾸先发⽣的是⼤信号响应，输出端电压⼤幅度变化，运放发⽣转换，功率管栅极电压缓慢变化，直到电平接近静态数值，电路表现为⼩信号响应，最终输出电压稳定到⼀个固定值。

以下图为例，当负载电流突然变⼤，输出电压在t1时间段有个Vdip的压降，经过t2的时间，由⼤信号响应转换到⼩信号响应，最后t2末端恢复稳定，两种电流下输出电压有Vdiff的差异，是由于LDO有限的负载调整率导致的。

对于驱动数字电路的LDO，瞬态特性是个很重要的指标，因为电源电压有个噪声容限，超出门限会导致逻辑电平判断错误。

LDO的瞬态特性可以从两个⽅⾯考虑，⼀个是负载电流发⽣变化时，输出电压变化量，⼀个是输出电压恢复到额定值所需要的时间。

对于外接⼤电容的LDO，由于电容存储⼤量电荷，充放电电流可以满⾜负载电流的突变，对⽐capless LDO，这是设计难点，有⼀些瞬态增强电路，这⾥不做解释。

LDO设计基础知识

LDO设计基础知识LDO（Low Dropout）是一种线性稳压器，用于滤除电压波动和保持稳定的输出电压。

它是一种常见的电子元件，常用于电源转换电路和其他电路中，具有以下几个重要特点：1.低压差：LDO可以在输入电压与输出电压之间产生极低的压差。

这意味着输入电压可以在有限范围内变化，而输出电压仍然保持稳定。

通常，LDO的压差在0.1V至0.5V之间。

2.高精度：LDO可以提供高精度的输出电压。

它可以提供常见的电压值，如3.3V、5V等，并且通常输出电压的波动范围非常小，可达0.01V以下。

3.低噪声：LDO具有低噪声性能，可以减少电源电压噪声对系统性能的影响。

这对于一些对噪声敏感的应用非常重要，如通信设备、音频设备等。

4.快速响应：LDO具有快速响应的特点，它可以在输入电压发生变化时，快速调整输出电压以保持稳定。

这对于对电压变化要求较高的应用非常重要。

LDO通常由以下几个主要部分组成：1.参考电压：参考电压是LDO的基准电压，它与输出电压相关。

它可以是内部产生的，也可以是外部输入的。

通常情况下，内部参考电压具有较高的稳定性和准确性。

2.错误放大器：错误放大器用于比较参考电压和反馈电压，并产生误差信号。

如果输出电压低于参考电压，那么错误放大器会对输出进行调整，以增加输出电压；如果输出电压高于参考电压，那么错误放大器会降低输出电压。

3.功率晶体管：功率晶体管（或称为功率开关）是LDO中的关键元件。

它可以调整输出电压，以保持在设定的参考电压附近。

4.反馈网络：反馈网络用于监测输出电压，并将信息反馈给错误放大器。

它通常由电阻和电容组成，用于滤除噪声和稳定输出电压。

在设计LDO电路时，需要考虑以下几个因素：1.载流能力：LDO的载流能力是指它可以提供的最大输出电流。

在选择LDO时，需要确定它是否能够满足应用中的需求，包括最大负载电流和稳定输出电压的要求。

2.效率：LDO的效率是指其输入功率与输出功率之比。

LDO设计参考

在通常的LDO设计中，热阻参数的考虑常常被忽略。但是，该参数对电源系统的影响却是很大的，因为LDO的该参数若是选择不当，就容易造成LDO芯片功耗过大、过热而进入热保护状态，导致电源断电。
最近在一个系统的电源芯片的选型中（系统输入为3.3V，需要得到1.8V的电压，该1.8V所需最大电流250mA左右），为了减小纹波对系统性能的影响，考虑用LDO来进行电压转换，最初选择了Sipex一个LDO（SP6205EM5-ADJ，SOT-23-5）。
通常，IGND为uA级（比如：SP6205在500mA输出时的IGND=0.35mA），若要求不是特别精确，基本可忽略Vin*IGND该项的影响。
因此，芯片实际工作时的功耗必须限制在最大允许功耗范围内，超过PD(max)则芯片进入热保护模式。
根据式（1），我们就可以算出以下参数：
（a）在已知输入输出压差的条件下，得出最大输出电流
当芯片超过了最大允许功耗时，节点温度会过高，从而芯片进入热保护模式。
SP6205-ADJ（SOT-23-5封装）的最大功耗为：
PD(max) = ( 125℃ – 25℃ ) / (191 ℃/W) = 523 mW
实际工作过程中，芯片功耗为：
PD = ( Vin – Vout)*Iout + Vin * IGND （1）
例如：输入电压5V，输出电压3V，则：
523mW = (5V – 3V)*I(load(max)) + 5V * 0.35mA，
则 I(load(max)) = 260.6mA。
（b）在已知负载电流的条件下，得出输入输出允许最大压差
例如：输出电压为3V，负载电流为400mA，则：
523mW = （Vin – 3V）* 400mA + Vin * 0.35mA，

ldo的设计..

第1章绪论1.1低压差稳压电源在现实生活中的应用低压差稳压器(LDO)能够在很宽的负载电流和输入电压范围内保持规定的输出电压，而且输入和输出电压之差可以很小。

这个电压差被称为压降或裕量要求，在负载电流为2A时可以低至80mV。

现在，便携设备需要使用的低压差线性稳压器经常多达20个。

最新便携设备中的许多LDO被集成进了多功能电源管理芯片2(PMIC)——这是高度集成的系统，拥有20个或以上的电源域，分别用于音频、电池充电、设备管理、照明、通信和其它功能。

然而，随着便携系统的快速发展，集成式PMIC已经无法满足外设电源要求。

在系统开发的后期阶段必须增加专用LDO来给各种选件供电，如相机模块、蓝牙、WiFi和其它连接模块。

LDO还能用来辅助降低噪声，解决由电磁干扰(EMI)和印刷电路板(PCB)布线造成的稳压问题，并通过关闭不需要的功能来提高系统效率。

1.2低压差稳压电源的发展现状LDO发展概况中国集成电（IC)产业经过40余年的发展，已经形成了一个良好的产业基础，并已经进入了一个加速发展的新阶段。

借鉴国外先进技术，充分利用国内优惠政策，是当前国内各个IC公司发展的立足点。

作为被广泛应用于手机、DVD、数码相机以及Mp3等多种消费类电子产品中的稳压芯片，LDO已引起人们的高度重视。

国内早期从事LDO生产的圣邦微电子有限公司生产的SG2001、SG2002及SG2003系列LDO，足以满足当前市场上主流电压、电流的需要；它的SG2004、SG2011以及SG2012系列产品，非常适合于大电流负载应用；而它的SGM2007/2006/2005系列RF LDO更适用于手机电源的应用。

尽管是国产芯片，但这些芯片的性能丝毫不逊色于国外同类产品，而价格更适合于当前国内市场。

由此看来，国内与国外IC发展的将不会越来越大，每个国人都可以相信，中国不仅可以成为IC产业的新兴地区，更能成为世界IC强国。

1.3低压差稳压电源的发展趋势目前，低压差线性稳压器正进入一个蓬勃发展的新时期。

LDO设计小结一

越低，噪声越好。另外，在条件允许的情况下，提高参考电压的大小可以减小电路的噪声。 (2)bandgap 及误差放大器的噪声对电路总的噪声影响较大，是电路设计中可以重点优化的对象。其中 bandgap 的噪声优化主要有两种方式，第一种方法是直接在 bandgap 的输出端加 RC 滤波，这种方法只有当 RC 较大时效果比较明显，所以需要占用很大的电路面积。第二种方法是从电路结构和参数上对噪声进行优化，这需要消耗很大的电路功耗。而误差放大器的噪声优化一般也需要消耗电路功耗。 (3)减小 R1 也可以降低电路的噪声，但代价是增大了 LDO 的静态工作电流。 (4)在仿真中发现，要想设计低噪声的 LDO，主要代价就是电路功耗，所以设计瓶颈在于如何在给定的功耗约束下完成噪声的优化。 2.6 电源抑制比该指标反映了 LDO 的输出电压对电源电压的扰动的抑制能力，在这里的定义如下：
2.1 线路及负载调整率线路调整率即输出电压随输入电压的变化情况，而负载调整率指输出电压随负载电流的变化情况，这两个指标都对应电路的稳态响应。具体公式如下：
Line regulation = VO VO Load regulation = VI IO
通常情况下，输出电压随输入电压的降低及负载电流的增大而降低。在实际仿真中发现，要想提高线路及负载调整率，较为直接的方法是提高环路增益。 2.2 drop-out 电压 drop-out 电压表征了使输出电压稳定的最小输入电压，其大小即为此时输入输出之间的电压差。显然，减小 drop-out 电压可以提高 LDO 的电流效率。下面分析两种典型电路的 drop-out 电压，即 pass element 分别用 PMOS 和 NMOS 的情况，如下图所示：
从上式可以看出，提高 PSR 的另一个方法是让 Ap=1，具体做法可以参考 05 年 CICC 的文章《 A Low Noise, High Power Supply Rejection Low Dropout Regulator for Wireless System-on-Chip》。二.尝试的几种结构在进行 LDO 设计时，最重要的也是最先需要考虑的是稳定性，因为这是 LDO 正常工作的前提。如果不能保证环路具备足够的相位裕度，很容易在输出引起震荡。并且这种稳定性需要在整个负载变化范围内均得到保证，因为实际应用中 LDO 的负载电流是在不断变化的。在传统的 LDO 设计中，通常会在片外的输出端接一个大电容（一般在 uF 这个量级），这个电容通常有两个作用，其一是在输出端形成一个很大的主极点，通过该主极点降低环路的带宽，从而保证环路的稳定性。其二是降低输出电压的瞬态抖动，这从前面给出的输出电压瞬态变化的表达式中可以看出。尽管有外接电容，LDO 环路的稳定性仍然很难保证，尤其是在驱动电流范围较大（100mA 以上）时，输出极点，环路增益及带宽都强烈依赖于负载的变化。因此在早期的 LDO 设计中，通常会引入外接电容的 ESR 构成的零点来对相位裕度进行补偿。这也就是为什么早期的 LDO 芯片数据手册中都会给出 ESR 的安全范围。正因为这种 LDO 对外接电容的 ESR 有很高的要求，所以后来的 LDO 设计中逐渐抛弃了这种做法，而是采用一些高级的电路技术对环路进行补偿，例如极点分离技术，零极点抵消技术等。再后来，很多人开始研究无需外接电容的 LDO，这一领域的兴起主要基于以下两点原因： (1)考虑到现代集成电路的发展方向是 soc（system on chip），省掉 LDO 片外的大电容

ldo集成电路设计

ldo集成电路设计LD0集成电路设计是现代电子技术领域中的一个重要方向。

LD0是指低压差线性稳压器，它能够将输入电压稳定在设定的输出电压上，具有稳定电压输出、高效率、低功耗等特点。

在各种电子设备中，LD0集成电路广泛应用于电源管理、电池充电、通信设备等领域。

LD0集成电路设计的核心是稳压器电路的设计。

稳压器电路由基准电压源、误差放大器、功率输出器等组成。

基准电压源提供稳定的参考电压，误差放大器通过比较输入电压和参考电压来产生误差信号，功率输出器根据误差信号调整输出电压。

LD0集成电路中的这些部分都需要精确设计和优化，以保证稳定的输出电压。

在LD0集成电路设计中，最关键的是误差放大器的设计。

误差放大器负责将输入电压和参考电压进行比较，并产生误差信号。

误差放大器通常由运算放大器和一些外部元件组成。

运算放大器是一种重要的模拟电路元件，具有高增益、高输入阻抗、低输出阻抗等特点。

在LD0集成电路设计中，选择合适的运算放大器，并通过合理的电路设计来实现误差放大器的功能。

另一个需要注意的是功率输出器的设计。

功率输出器负责根据误差信号调整输出电压。

在LD0集成电路设计中，功率输出器通常采用MOS管作为功率开关。

MOS管具有开关速度快、功耗低等特点，非常适合用于功率输出器。

在设计功率输出器时，需要考虑功率开关的驱动电路、保护电路等，以确保LD0集成电路的稳定工作。

除了误差放大器和功率输出器，LD0集成电路设计中还需要考虑其他因素。

例如，输入电压范围、输出电压范围、负载能力等都需要在设计过程中进行合理的选择和优化。

此外，还需要考虑温度漂移、噪声抑制、短路保护等方面的设计。

在LD0集成电路设计中，模拟电路设计和数字电路设计都起着重要的作用。

模拟电路设计主要涉及运算放大器、电阻、电容等模拟元件的选择和布局，而数字电路设计主要涉及逻辑门、时钟信号、控制信号等数字元件的设计和优化。

模拟电路设计和数字电路设计之间的协调是LD0集成电路设计的关键。

LDO设计小结一

LDO设计小结一LDO设计小结一LDO（低压差线性稳压器）是一种常用的电源管理器件，其主要作用是将输入电压调节为稳定的输出电压。

在电子设备中，LDO广泛应用于各种电压要求较为严格的系统，如移动手机、电视、计算机等。

本文将对LDO的设计进行总结，包括工作原理、设计要点以及优化方法等方面。

首先，LDO的工作原理是利用反馈控制实现电压稳定输出。

简单来说，它由参考电压源、误差放大器、功率N-MOS管以及电阻分压网络等组成。

误差放大器将参考电压与被调电压进行比较，并输出控制信号，驱动N-MOS管的导通程度来调节输出电压。

通过不断调节N-MOS管的导通程度，使得输出电压始终维持在设定的稳定值，从而实现LDO的稳压功能。

在LDO的设计过程中，有一些重要的指标和要点需要考虑。

首先是稳压精度，也就是输出电压与设定电压之间的差异，一般用百万分之几（ppm）来表示。

稳压精度越高，输出电压越稳定，对于一些高精度应用场景，如精密仪器、传感器等，稳压精度要求较高。

其次是负载能力，也就是LDO能够驱动的最大负载电流。

负载能力是衡量LDO性能的重要指标之一，对于一些大功率应用场景，如功放、摄像头等，负载能力要求较高。

此外，还需要考虑LDO的温度系数、功耗等指标。

针对LDO的设计，可以通过以下几个方面进行优化。

首先是调节网络的设计。

调节网络是LDO的核心部分，通过设计合适的调节网络可以提高LDO的稳压精度和负载能力。

一般采用电压分压网络来实现，通过调整电阻分压比例来实现输出电压的精确控制。

其次是使用低温漂的元器件。

在LDO设计中，温度漂移问题是需要解决的重要问题之一、选择具有较低温度漂移的元器件，可以有效降低LDO的温度漂移。

再次是添加保护功能。

由于LDO往往工作在较高的电压差下，可能会发生电压过载、电流过大等问题。

因此，加入过压保护、过流保护电路，可以提高LDO的工作稳定性和安全性。

最后是减小功耗。

功耗是LDO设计中需要考虑的重要因素，低功耗设计可以延长电池寿命，提高系统效率。

本科论文（设计）ldo稳压器的电路及版图设计

LDO稳压器的电路及版图设计摘要随着信息科学的飞速发展，电源IC技术已经变得越来越重要。

在众多的电源技术中，由于低压差线性稳压器(LDO)的体积小、电源抑制比高、功耗小、噪声低及其应用端的电路简单等优点在众多电源IC中，人们的关注度非常普遍。

另外，由于LDO还具备比较好的负载瞬态响应与线性瞬态响应，这些优点使它在各个领域占有非常重要的地位，比如在MP3播放器、无线电话、PDA等电子设备中被广泛应用。

因此，当前电源IC技术领域的研究热点为线性稳压器的设计，具有重要的理论意义和实际应用价值。

文中详细的对LDO线性稳压器的整体电路结构及其工作原理作了简单介绍，并给出了各个主要子模块电路的设计。

另外，保证芯片在正常工作时能够安全，还对限流保护电路和过温保护电路进行了设计。

LDO线性稳压器在设计时的一个很大的难点就是整个系统的稳定性问题，本设计也不例外。

本文的仿真结果均采用Cadence-Spectre仿真工具来完成的，并且本文的版图也是利用Cadence完成的。

在实现匹配过程中，集成电路版图设计是一个非常重要的环节。

一个优秀的版图就可以大大提升一个设计。

关键词：线性稳压器，瞬态响应，稳定性，版图设计大连东软信息学院毕业设计（论文） Abstract LDO Regulator Circuit and Layout DesignAbstractWith the rapid development of information science, power IC technology has become increasingly important. Among the many power technology, due to low dropout linear regulator (LDO) small size, power supply rejection ratio, low power consumption, low noise and its applications side simple circuit in the power supply IC in many people’s attention very common. In addition, due to the LDO also has better load transient response with a linear transient response, these advantages in that it occupies a very important position in various fields, such as MP3 players, wireless phones, PDA and other electronic devices are widely used. Therefore, the current research focus power IC technologies for the linear regulator design has important theoretical and practical value.In detail on the overall LDO linear regulator circuit structure and its working principle is briefly introduced, and the design of each major sub-modules of the circuit. In addition, to ensure that the chip can be safe in normal operation, but also to limit protection circuit and over-temperature protection circuit design. In the design of a great difficulty LDO linear regulator is the stability of the whole system, this design is no exception.The simulation results in this paper are used Cadence-Spectre simulation tools to complete, and the layout of this paper also uses Cadence completed. In the realization of the matching process, IC layout design is a very important part. A good layout can greatly enhance a design.Key words: Linear regulators, Transient response, Stability, Layout目录摘要 (I)ABSTRACT (II)第1章绪论 (1)1.1背景及意义 (1)1.2LDO的国内外现状 (1)1.3LDO的发展趋势 (2)第2章LDO基本原理及性能参数 (4)2.1LDO的基本原理 (4)2.1.1 LDO的基本结构 (4)2.1.2 LDO的工作原理 (5)2.2LDO的性能参数 (5)第3章LDO的电路构架 (10)3.1构架概述 (10)3.1.1 标准分类 (10)3.1.2 芯片的整体电路 (11)3.2各个子模块的设计 (11)3.2.1 使能控制模块 (11)3.2.2 基准电压模块 (12)3.2.3 过温保护模块 (13)3.2.4 误差放大器模块 (14)3.2.5 限流保护模块 (15)3.2.6 静电释放模块 (16)3.3电路仿真 (16)第4章LDO的版图 (18)4.1集成电路版图设计(LA YOUT)概述 (18)4.2版图设计基本规则 (18)4.2.1 匹配性设计 (18)4.2.1.1 匹配电阻设计 (19)4.2.1.2 匹配电容设计 (19)4.2.1.3 匹配MOS管设计 (19)4.2.2 耦合效应 (20)4.2.3 寄生效应和闩锁效应 (20)4.3模拟电路的版图技术 (21)4.3.1 器件的匹配 (21)4.3.2 天线效应（Antenna effect） (22)4.4版图验证 (25)4.4.1 设计规则检查DRC (25)4.4.2 版图与原理图一致性检查LVS (25)第5章总结 (26)参考文献 (27)致谢 (28)第1章绪论近十几年来，具有低压差、低功耗的LDO（Low Dropout）稳压器被掌上电脑、笔记本电脑、移动电话等便携式设备及医疗、测试仪器的迅猛发展所拉动而快速发展。

LDO与PWM设计资料整理

LDO与PWM设计资料整理1.定义：LDO：LOW DROPOUT VOLTAGE，低压差线性稳压器，仅能在降压中应用。

输出电压必需小于输入电压。

PWM：脉冲宽度调制(PWM)，是英文“Pulse Width Modulation”的缩写，是一种模拟控制方式，其根据相应载荷的变化来调制晶体管栅极或基极的偏置，来实现开关稳压电源输出晶体管或晶体管导通时间的改变，这种方式能使电源的输出电压在工作条件变化时保持恒定，是利用微处理器的数字信号对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术。

2.LDO与DC/DC优缺点LDO:优点：稳定性好，负载响应快。

输出纹波小。

缺点：效率低，输入输出的电压差不能太大。

负载不能太大，目前最大的LDO为5A（但要保证5A的输出还有很多的限制条件）。

PWM开关电源:优点：输入电压范围较宽, 高效率，高输出电流，低静态电流。

缺点：负载响应比LDO差，输出纹波比LDO大,成本相对较高。

3.工作原理LDO:右图为串联线性电源的主要组成部分,其电压调整单元采用有源器件并串联在输入电源和负载之间,负反馈环路决定调整单元的导通程度,以维持输出电压稳定。

负反馈环路的核心是一个高增益的运算放大器,称作电压误差放大器,用它来对输出电压和稳定的基准电压之间作比较,当有误差存在时,电压误差放大器的增益将误差电压放大很多倍,放大后的误差电压直接控制串联调整单元的导通电阻,从而维持额定的输出电压。

电压误差放大器对输出变化的响应速度和输出电压的控制精度取决于误差放大器的反馈环补偿设计。

负反馈补偿的大小由分压电阻和接到电压误差放大器负输入端与输出端之间的电阻大小决定。

DC/DC开关电源：开关电源采用功率半导体器件作为开关元件,通过周期性通断开关,控制开关元件的占空比来调整输出电压。

如右图所示,其中DC/DC变换器进行功率变换,是开关电源的核心部分,反馈回路检测其输出电压,并与基准电压比较,其误差电压通过误差放大器放大及控制脉宽调制电路,再经过驱动电路控制半导体开关的通断时间比,从而调整输出电压的大小。

LDO电源与PWM电源的比较

LDO电源与PWM电源的比较电源设计用得最多是从一个稳定的“高”电压得到一个稳定的“低”电压，也就是DC-DC(直流-直流)，其中用得最多的稳压芯片一种叫LDO(低压差线性稳压器），一种叫PWM（脉宽调制开关电源，也称开关电源）。

PWM的效率高，但是LDO的响应快。

一）LDO线性稳压电源的原理如图是线性稳压电源内部结构的示意图。

从高电压Vs得到低电压V o。

V o经过两个分压电阻分压得到V+，V+被送入放大器正端，负端Vref是电源内部参考电平（参考电平是恒定的）。

放大器的输出Va连接到MOSFET的栅极来控制MOSFET 的阻抗。

Va变大时，MOSFET的阻抗变大；Va变小时，MOSFET的阻抗变小。

MOSFET上的压降将是Vs-V o。

假设V o变小，那么V+将变小，放大器的输出Va也将变小，将导致MOSFET的阻抗变小，经过同样的电流，MOSFET 的压差将变小，于是将V o上抬来抑制V o的变小。

V o变大，V+变大，Va变大，MOSFET的阻抗变大，经过同样的电流，MOSFET的压差变大，于是抑制V o变大。

二）开关电源的工作原理为了从高电压Vs得到V o，开关电源采用了用一定占空比的方波Vg1,Vg2推动上下MOS管，Vg1和Vg2是反相的，Vg1为高，Vg2为低；上MOS管打开时，下MOS管关闭；下MOS管打开时，上MOS管关闭。

由此在L左端形成了一定占空比的方波电压，电感L和电容C我们可以看作是低通滤波器，因此方波电压经过滤波后就得到了滤波后的稳定电压V o。

V o经过R1、R2分压后送入第一个放大器（误差放大器）的负端V+，误差放大器的输出Va做为第二个放大器（PWM 放大器）的正端，PWM放大器的输出Vpwm是一个有一定占空比的方波，经过门逻辑电路处理得到两个反相的方波Vg1、Vg2来控制MOSFET的开关。

放大器的正端Vref是一恒定的电压，而PWM放大器的负端Vt是一个三角波信号，一旦Va比三角波大时，Vpwm为高；Va比三角波小时，Vpwm为低，因此Va与三角波的关系，决定了方波信号Vpwm的占空比；Va高，占空比就低，Va 低，占空比就高。

PWM文档要点总结计划

电力电子技术教学设计第6章PWM控制技术主要内容：PWM控制的基来源理、控制方式与PWM波形的生成方法，PWM逆变电路的谐波剖析，PWM整流电路。

要点：PWM控制的基来源理、控制方式与PWM波形的生成方法。

难点：PWM波形的生成方法，PWM逆变电路的谐波剖析。

基本要求：掌握PWM控制的基来源理、控制方式与PWM波形的生成方法，认识PWM逆变电路的谐波剖析，认识追踪型PWM逆变电路，认识PWM整流电路。

PWM（PulseWidthModulation ）控制——脉冲宽度调制技术，经过对一系列脉冲的宽度进行调制，来等效地获取所需要波形（含形状和幅值）。

第3、4章已波及这方面内容:第3章：直流斩波电路采纳，第4章有两处：节斩控式沟通调压电路，节矩阵式变频电路。

本章内容PWM控制技术在逆变电路中应用最广，应用的逆变电路绝大多数是PWM型，PWM控制技术正是有赖于在逆变电路中的应用，才确立了它在电力电子技术中的重要地位。

本章主要以逆变电路为控制对象来介绍PWM控制技术，也介绍PWM整流电路PWM控制的基来源理理论基础：冲量相等而形状不一样的窄脉冲加在拥有惯性的环节上时，其成效基真相同。

冲量指窄脉冲的面积。

成效基真相同，是指环节的输出响应波形基真相同。

低频段特别靠近，仅在高频段略有差别。

图6-1 形状不一样而冲量相同的各样窄脉冲面积等效原理：分别将如图6-1所示的电压窄脉冲加在一阶惯性环节（R-L电路）上，如图6-2a所示。

其输出电流i(t)对不一样窄脉冲时的响应波形如图6-2b所示。

从波形能够看出，在i(t) 的上涨段，i(t) 的形状也略有不同，但其降落段则几乎完好相同。

脉冲越窄，各i(t) 响应波形的差别也越小。

假如周期性地施加上述脉冲，则响应i(t) 也是周期性的。

用傅里叶级数分解后将可看出，各i(t) 在低频段的特征将特别靠近，仅在高频段有所不一样。

图6-2 冲量相同的各样窄脉冲的响应波形用一系列等幅不等宽的脉冲来取代一个正弦半波，正弦半波 N平分，当作N个相连的脉冲序列，宽度相等，但幅值不等；用矩形脉冲取代，等幅，不等宽，中点重合，面积（冲量）相等，宽度按正弦规律变化。

LDO线性稳压器设计报告

LDO线性稳压器设计报告LDO（Low Drop-Out）线性稳压器是一种常用的电源管理元件，用于提供一个恒定的输出电压。

在电子系统中，由于电源噪声、电源波动以及负载变化等因素的存在，往往需要对电源进行稳压处理。

本报告将介绍如何设计一个LDO线性稳压器。

一、LDO线性稳压器工作原理1.输入电源经过稳压器的调整，提供给误差放大器和负载。

2.参考电压源提供一个参考电压，并与误差放大器的输出进行比较。

3.误差放大器对比参考电压和输出电压，产生一个误差信号，并通过调整稳压器的控制信号，使输出电压稳定在设定值。

二、LDO线性稳压器设计步骤1.确定所需输出电压和最大输出电流：根据系统需求，确定所需输出电压，以及最大输出电流。

2.选择稳压器芯片：根据所需输出电压和最大输出电流，选择合适的稳压器芯片。

考虑稳压器的参数，如输入电压范围、输出电压范围、负载调整能力等。

3.进行稳压器外围电路设计：根据稳压器芯片的推荐电路，设计稳压器的外围电路，包括输入滤波电容、输出滤波电容、稳压器控制电路等。

输入滤波电容用于抑制输入电源噪声，输出滤波电容用于抑制输出电压波动。

4.确定参考电压源：选择合适的参考电压源，作为误差放大器的参考电压。

参考电压源可以是一个电压参考芯片、电压分压电路等。

5.进行误差放大器设计：根据所选的参考电压源，设计误差放大器，其功能是将参考电压与输出电压进行比较，并产生误差信号，反馈给稳压器调整输出电压。

6.进行稳压器性能分析：对设计的稳压器进行性能分析，包括稳压器的稳定性、负载调整能力、线性调整率等。

通过仿真或实验，优化稳压器的性能。

7.进行稳压器的布局设计：根据稳压器的外围电路设计，对稳压器进行布局设计。

要保持输入、输出电压线和地线的分离，并合理布置滤波电容和其他电路元件。

8.进行稳压器的参数调整和测试：对设计的稳压器进行参数调整，并进行测试。

通过测试，验证稳压器的设计是否满足要求。

三、LDO线性稳压器设计注意事项1.稳压器的输入与输出电容选择要合适，过小可能导致输出电压波动较大，过大可能导致系统响应时间变慢。

PWM电路设计报告

PWM电路设计报告一．设计任务1.设计基于运放的PWM电路原理图（计算以及元器件的选择）2.电路的仿真，PCB板的设计3.电路最终的安装和调试4.提交本组作品以及实验报告二．设计要求Ⅰ.采用正负12V的电源Ⅱ.脉冲调制的要求：f=1kHz，占空比连续可调，可调区间为20%~80%Ⅲ.运放的选择要求：频率在一个范围内可调，最后可调节频率在1kHz，三角波的幅值Vr给定Ⅳ.幅值范围在-4V~+4V三．基本原理PWM（Pulse Width Modulation）控制电路即脉冲宽度调制电路，通过对一系列脉冲的宽度进行调制，来等效地获得所需要波形（含形状和幅值）。

PWM控制的基本原理:理论基础：冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时，其效果基本相同。

冲量指窄脉冲的面积。

效果基本相同，是指环节的输出响应波形基本相同。

低频段非常接近，仅在高频段略有差异。

图1形状不同而冲量相同的各种窄脉冲面积等效原理：分别将如图1所示的电压窄脉冲加在一阶惯性环节（R-L电路）上，如图2a所示。

其输出电流i(t)对不同窄脉冲时的响应波形如图2b所示。

从波形可以看出，在i(t)的上升段，i(t)的形状也略有不同，但其下降段则几乎完全相同。

脉冲越窄，各i(t)响应波形的差异也越小。

如果周期性地施加上述脉冲，则响应i(t)也是周期性的。

用傅里叶级数分解后将可看出，各i(t)在低频段的特性将非常接近，仅在高频段有所不同。

图2 冲量相同的各种窄脉冲的响应波形用一系列等幅不等宽的脉冲来代替一个正弦半波，正弦半波N等分，看成N个相连的脉冲序列，宽度相等，但幅值不等；用矩形脉冲代替，等幅，不等宽，中点重合，面积（冲量）相等，宽度按正弦规律变化。

SPWM波形——脉冲宽度按正弦规律变化而和正弦波等效的PWM波形。

图3 用PWM波代替正弦半波要改变等效输出正弦波幅值，按同一比例改变各脉冲宽度即可。

PWM电流波：电流型逆变电路进行PWM控制，得到的就是PWM电流波。