新型低功耗無片外電容LDO.pdf

1、低壓差（Low Dropout，LDO）線性穩(wěn)壓器具有結(jié)構(gòu)簡單、低噪聲、低功耗以及較小封裝和較少的外圍應(yīng)用器件等突出優(yōu)點，在便攜式電子產(chǎn)品中得到廣泛的應(yīng)用。為了穩(wěn)定輸出電壓值，傳統(tǒng)的LDO通常需要巨大的負(fù)載電容，而負(fù)載電容無法集成在芯片內(nèi)部，隨著系統(tǒng)集成度的提高，減少片外元件的需求激發(fā)了人們研究無片外電容LDO的熱情。因此，無片外電容的LDO開始成為LDO研究的最新熱點。然而，由于無片外電容LDO的實現(xiàn)在穩(wěn)定性和瞬態(tài)響應(yīng)方面有著更高的要

2、求，系統(tǒng)各種性能參數(shù)的折中更加具有挑戰(zhàn)性。最突出的就是高速反應(yīng)能力和功耗之間的折中。 本文設(shè)計的LDO輸出電壓為3．3 V，最大輸出電流為100 mA，工作電壓可在3．5 V到5．5 V之間。系統(tǒng)采用誤差放大器，微分器和大米勒電容組成并行控制環(huán)路，通過比例調(diào)節(jié)和微分調(diào)節(jié)結(jié)合的方式分別控制輸出的穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)誤差。其中微分器電路在瞬間提供大的轉(zhuǎn)換電流，克服了無片外電容的LDO在負(fù)載和電源電壓變化時輸出電壓跳變過大的問題：同時這種結(jié)構(gòu)對

3、誤差放大器的帶寬和轉(zhuǎn)換速率要求相對較低，系統(tǒng)的功耗大大降低。芯片采用CSMC公司0．5μm工藝模型設(shè)計并流片。測試結(jié)果表明，在5 V工作電壓下，當(dāng)負(fù)載電流從100mA在1μs內(nèi)下降到1 mA時，輸出電壓變化小于600mV；同時整個電路的靜態(tài)電流小于4．5μA。測試結(jié)果驗證了電路設(shè)計的正確性。 本文在第一章和第二章分別介紹了當(dāng)今電源管理芯片市場的現(xiàn)狀和LDO的一般結(jié)構(gòu)；第三章討論LDO中各個模塊的設(shè)計；在前面三章的基礎(chǔ)上，第四章進