一種片上集成的低壓差線性穩(wěn)壓器設(shè)計(jì).pdf

1、隨著智能手機(jī)和平板電腦等便攜式電子設(shè)備的迅猛發(fā)展，電源管理單元變得無(wú)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(kāi)關(guān)型穩(wěn)壓器和低壓差線性穩(wěn)壓器（low dropout regulator，LDO）。相比于開(kāi)關(guān)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(qiáng)、響應(yīng)速度快等諸多優(yōu)勢(shì)，因此在電源管理中擁有不可替代的地位。根據(jù)不同應(yīng)用環(huán)境設(shè)計(jì)不同性能的LDO已經(jīng)成為電源管理中的重要研究方向。
　　本論

2、文設(shè)計(jì)了一種片上集成、高電源紋波抑制、快速瞬態(tài)響應(yīng)的 LDO。首先分析了LDO的系統(tǒng)組成和性能指標(biāo)。隨后，提出了一種高電源紋波抑制、低失調(diào)影響的帶隙基準(zhǔn)電路，其創(chuàng)新點(diǎn)在于：1）利用超級(jí)源隨器產(chǎn)生局部電源給基準(zhǔn)的核心模塊供電，從而顯著提高電源抑制能力；2）基準(zhǔn)的核心模塊不采用運(yùn)放鉗位，而是利用自偏置進(jìn)行鉗位，從而有效減小失調(diào)。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(jié)構(gòu)，buffer采用超級(jí)源隨器結(jié)構(gòu)，反饋網(wǎng)絡(luò)為電阻分

3、壓結(jié)構(gòu)，功率管為PMOS。詳細(xì)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(guò)將pass管柵極的極點(diǎn)和輸出電容的ESR引入的零點(diǎn)都推至高頻，并采用current buffer補(bǔ)償使得在環(huán)路的單位增益頻率內(nèi)只有一個(gè)極點(diǎn)，從而確保環(huán)路在所有條件下都能穩(wěn)定。其關(guān)鍵點(diǎn)在于：1）采用超級(jí)源隨器作為 buffer并結(jié)合動(dòng)態(tài)偏置技術(shù)，使得 buffer的輸出電阻隨著負(fù)載電流而變化，從而使 pass管柵極處的極點(diǎn)始終遠(yuǎn)高于 LDO環(huán)路的單位增益

4、頻率；2）采用電容耦合技術(shù)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(yīng)時(shí)EA帶寬有限的問(wèn)題。
　　本設(shè)計(jì)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(cè)試表明，在2 V~3.3 V的工作電壓范圍內(nèi)可以穩(wěn)定地輸出1.8 V；最大負(fù)載電流100 mA；最小壓差200 mV；在2.1 V的電源電壓下，負(fù)載調(diào)整率為18.3 ppm/m