无片外电容低压差线性稳压器的设计

【摘要】将各种功能模块一体化的片上系统(SOC)的发展趋势使得低成本、高性能的电源管理解决方案备受关注。低压差(LDO)线性稳压器以其结构简单，低噪声，低功耗以及较少的外围应用器件等优点被广泛运用于片上电源管理系统。然而，一个片上电源管理系统可能包含多个线性稳压器，带有片外电容的传统LDO线性稳压器并不适用于片上电源管理系统，这让全集成的无片外电容LDO（cap-freeLDO）线性稳压器更受电源管理系统的青睐。由于不需要片外电容，那么就不需要单独的PAD去连接它，从而消除了由引线的寄生电阻和电感，而且PCB的尺寸能够做的更小，因此cap-freeLDO的成为了研究热点。本文设计了一款带摆率增强电路的cap-freeLDO。该LDO系统采用并行控制环路来分别控制系统的稳态误差和瞬态误差。由误差放大器组成的那条环路控制系统的稳态误差，由摆率增强电路构成的那条环路改善系统的瞬态响应。在负载电流跳变的时候，摆率增强电路提供或吸收功率管栅极电容（Cpass）的电流瞬间提升，提高了栅极的压摆率从而抑制了输出电压的过冲和俯冲，改善了LDO的负载瞬态响应。基于0.35μmCMOS工艺设计了一款cap-freeLDO。测试结果显示：该LDO输出电压为1.78V，压差91mV，最大输出电流50mA；负载电流（IL）在0.6μs内瞬变50mA时，俯冲电压和过冲电压分别为130mV和60mV，重回稳态的时间均小于3μs；线性调整率和负载调整率分别为7.6mV/V和0.19mV/mA；静态电流为32uA。
【作者】李龙弟；
【导师】邝小飞；
【作者基本信息】杭州电子科技大学，微电子学与固体电子学，2014，硕士
【关键词】低压差线性稳压器；无片外电容；摆率增强；误差放大器；低静态电流；

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