【摘 要】
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如今电子设备日益普及,电源管理在电子设备中的重要性逐渐引起人们的重视。手持设备中的电池需要电源管理芯片去延长它的使用寿命,大部分系统包含了多个稳压器为不同的子系统
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如今电子设备日益普及,电源管理在电子设备中的重要性逐渐引起人们的重视。手持设备中的电池需要电源管理芯片去延长它的使用寿命,大部分系统包含了多个稳压器为不同的子系统供电。低压差线性稳压器(LDO)以其简单的结构、占用的芯片面积较小和输出端的噪声低等优点已被广泛的应用于便携式电子产品中。传统的LDO线性稳压器是借助芯片外至少几个微法的大电容补偿电路并改善系统瞬态响应的性能,微法级的电容,不适合集成在芯片上,这些外部电容,占用宝贵的电路板空间,增加集成电路的引脚数量,不适合应用在片上系统(SOC)。如果LDO线性稳压器的输出端不接此大的片外电容,LDO的系统稳定性及瞬态响应将会成为LDO设计的难点。随着片上系统(SOC)的迅速发展,无片外电容LDO已经成为LDO设计的主要的研究方向。 首先本文介绍了LDO稳压器的发展趋势和工作原理,并详细介绍了目前典型的补偿方法:多零极点对补偿技术;米勒补偿;零极点跟踪补偿;阻尼系数控制频率补偿等。文中采用嵌套米勒补偿结构同时引入新的零点使系统在0.5mA至200mA的负载电流时稳定工作。提出双微分器瞬态增强电路和基于微分器的新型过冲抑制电路加快环路响应速度,从而提高瞬态响应性能。最后设计了偏置电路(电流源和电压源)和保护电路(过流保护和过热保护),对电路整体性能进行仿真并且完成了整个无片外电容LDO的版图绘制工作。 芯片采用Dongbu HiTek0.18μm MM1P2M工艺,仿真工具为Cadence的Spectre,仿真结果表明各子电路和顶层电路的仿真结果达到预期目标,LDO的输出电压为3.3V,输入电压的范围为3.5V~6V,最大输出电流为200mA,消耗45μA的电流与200mV的输入输出电压差。
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