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随着集成电路的快速发展,电源管理芯片的设计与研究越来越受到重视。线性稳压器作为电源管理芯片重要的一部分,虽然具有许多优点,然而由于输入电压范围较窄,部分应用受到限制,当电源电压高于5V时,大多数具有典型输入电压范围的线性稳压器将会崩溃。除此之外,传统线性稳压器的输出电流非常小,而高性能FPGA,微处理器或敏感通信电源需要大电流的线性稳压器。在这种背景之下,本文设计了一款高压大电流的线性稳压器,电压范围为5.5V~80V,负载电流为2A。为了降低线性稳压器的功耗,加入预稳压的电路模块,将输入的高压转换为低压,供带隙基准源等低压模块使用,避免使用高压功率管产生的大功耗。带隙基准源模块的运放通过零极点相消进行频率补偿,线性稳压器的误差放大器模块采用的是Miller补偿,这样降低ESR零点要求,可以生成内部零点,从而提高带隙基准源和误差放大器输出端稳定性。在线性稳压器的内部利用电阻与前馈电容结合的补偿方式,该方法与Miller补偿的区别在于会产生两个零点一个极点用于补偿调整管PMOS控制模块。此外,芯片温度很高的话,会导致芯片快速老化甚至会使芯片永久性损坏。在设计线性稳压器时,加入过温保护模块为系统在超过温度阈值时提供保障。当电路的负载超过限流阈值时,加入过流保护模块可以关断线性稳压器的负反馈回路;软启动模块的加入可以使得线性稳压器平缓开启,保证电路正常工作。文末介绍了版图设计的流程、规则和方法,完成高压大电流线性稳压器整体版图的绘制和后仿。本文设计的高压大电流线性稳压器是基于耐高压管LDMOS的0.18μm BCD工艺下,利用Cadence Spectre软件对设计的高压大电流线性稳压器进行了仿真与验证,仿真结果显示预稳压电路可以在输入电压为10V时,产生5.5V左右的电压;带隙基准源电路在-55℃~125℃区间内的温度系数为14.2215ppm/℃;线性稳压器整体电路仿真结果显示在输入电压为10V,输出电压为5V时,漏失电压在2A和10mA分别是480.9mV和384.7mV;环路增益在2A和10mA的负载情况下分别为100dB和83.3dB,相位裕度分别为60°和86.5°;电源抑制比在低频时是94.6dB,10kHz处为78dB。此外,软启动、过流和过温电路模块也可以正常工作,保证线性稳压器能够平缓开启,并且能够在过温、过流情况下保证系统的正常工作。