一種片上集成的低壓差線性穩(wěn)壓器設計.pdf

1、隨著智能手機和平板電腦等便攜式電子設備的迅猛發(fā)展，電源管理單元變得無處不在。穩(wěn)壓器是電源管理單元的核心模塊，按照工作模式可以將穩(wěn)壓器分為開關型穩(wěn)壓器和低壓差線性穩(wěn)壓器（low dropout regulator，LDO）。相比于開關型穩(wěn)壓器，LDO具有低成本、低功耗、低噪聲、電源紋波抑制能力強、響應速度快等諸多優(yōu)勢，因此在電源管理中擁有不可替代的地位。根據不同應用環(huán)境設計不同性能的LDO已經成為電源管理中的重要研究方向。
　　本論

2、文設計了一種片上集成、高電源紋波抑制、快速瞬態(tài)響應的 LDO。首先分析了LDO的系統(tǒng)組成和性能指標。隨后，提出了一種高電源紋波抑制、低失調影響的帶隙基準電路，其創(chuàng)新點在于：1）利用超級源隨器產生局部電源給基準的核心模塊供電，從而顯著提高電源抑制能力；2）基準的核心模塊不采用運放鉗位，而是利用自偏置進行鉗位，從而有效減小失調。接著介紹了LDO的主體電路，其中，誤差放大器采用折疊共源共柵結構，buffer采用超級源隨器結構，反饋網絡為電阻分

3、壓結構，功率管為PMOS。詳細分析了LDO的環(huán)路穩(wěn)定性、電源紋波抑制以及輸出噪聲。通過將pass管柵極的極點和輸出電容的ESR引入的零點都推至高頻，并采用current buffer補償使得在環(huán)路的單位增益頻率內只有一個極點，從而確保環(huán)路在所有條件下都能穩(wěn)定。其關鍵點在于：1）采用超級源隨器作為 buffer并結合動態(tài)偏置技術，使得 buffer的輸出電阻隨著負載電流而變化，從而使 pass管柵極處的極點始終遠高于 LDO環(huán)路的單位增益

4、頻率；2）采用電容耦合技術提供了一條從LDO輸出到buffer輸入的快通路，從而解決了在瞬態(tài)響應時EA帶寬有限的問題。
　　本設計在0.18μm工藝下流片，核心版圖面積為560μm×300μm，輸出電容采用ESR低于50 mΩ的多層陶瓷電容，電容值2μF，測試表明，在2 V~3.3 V的工作電壓范圍內可以穩(wěn)定地輸出1.8 V；最大負載電流100 mA；最小壓差200 mV；在2.1 V的電源電壓下，負載調整率為18.3 ppm/m