LDO稳压器中动态频率补偿和限流保护的研究

.文章针对LDO稳定性的问题,提出了一种内部动态频率补偿电路,使LDO线性稳压器的稳定性不受负载电容的等效串联电阻的影响,其单位增益带宽也不随负载电流变化而改变,大大提高了瞬态响应特性;采用Hynix 0.5μm CMOS工艺模型对电路进行仿真;此外,该电路在实现动态频率补偿的基础上又加入了系统的过流保护功能,当负载电流大于限制电流时,LDO不能正常工作;当负载电流小于限制电流时,又自动恢复到正常工作状态。     

一种超低功耗的低压差线性稳压器环路补偿方法

针对低压差线性稳压器(LDO)电路设计中为改善环路补偿的稳定性增加电流缓冲电路而带来额外功耗的问题,提出一种嵌入式LDO环路补偿方法。该方法在原LDO的误差放大器模块中,嵌入一个由晶体管和电容组成的电流缓冲电路,该结构与误差放大器的共源共栅输出级共用晶体管,由于整体电路中不增加新元器件,因此消除了引入缓冲电路所带来的额外功耗。仿真实验验证了加入电流缓冲电路后系统环路稳定性能得到了改善。采用联华电子公司0.5μm 5 V的CMOS工艺线在LDO中进行了投片验证,实测芯片静态功耗电流仅为50μA,当输入电压从3V跳变到5V时,输出电压的上冲与下冲都小于15mV,负载电阻从18kΩ跳变到9Ω时,输出电压的最大变化小于20mV。投片测试结果表明,该补偿方法可在提高系统环路稳定性的同时消除额外功耗。     

一种高摆率低功耗无片外电容的LDO设计

本文介绍了一种低功耗的无片外电容快速响应的低压差线性稳压器(LDO),用于数字电路供电.该LDO采用电流型跨导运算放大器,克服了传统运算放大器摆率和静态电流之间的矛盾.提出了一种瞬态增强电路,既可以动态地调整误差放大器偏置,同时也能够直接对调整管栅极电压进行调节,增强了负载瞬态响应性能.该LDO基于28nm CMOS工艺,面积为55×42μm2.输入1.1V,压差约为100mV,最大负载电流50mA.静态电流为5μA,在负载电流变化率为49.9mA/μs的情况下,恢复时间为2.5μs,过冲电压和下冲电压均小于100mV.     

一种采用电流缓冲器的反嵌套密勒补偿型LDO

为了提高低压差线性稳压器(low dropout regulator,LDO)在全负载电流范围内的稳定性，提出了一种采用电流缓冲器的反嵌套密勒补偿结构(reverse nested miller compensation with current buffers,RNMCCB)的LDO，外部补偿环使用电流镜作为反相电流缓冲器，内部补偿环使用共栅级放大器作为电流缓冲器。该补偿结构不需要额外的晶体管，保证了LDO的负反馈性质;引入两个左半平面的零点，增加了电路的相位裕度。仿真结果表明，在轻载(1mA)至重载(600mA)、输出电容为0.1~5μF环境下，最小相位裕度为38°，输出电压的下冲为10.6mV，上冲为11.7mV，达到设计要求。     

一种用于光电标签的高电源抑制比的低功耗无片外电容低压差线性稳压器

介绍了1种无片外输出电容结构的低压差线性稳压器(LDO).该结构采用TSMC 0.18μm标准CMOS工艺设计,利用体调制效应,提高了LDO的稳定性和其瞬态响应.电路的面积为300×165 μm~2,基于Cadence仿真,其最大负载电流为10 mA,输入电压2 V,输出电压为1.8 V.当负载电流为1 m A时,静态电流和电源抑制比分别为83.8μA和-82.6 d B.     

应用于TV Tuner的片上LDO设计

给出了一种应用于电视调谐器(TV Tuner)中的片上低压差线性稳压器(LDO)的设计方案.分别设计了一个瞬态增强型的LDO和一个低噪声高电源抑制比(PSR)的LDO,芯片在0.18μm CMOS工艺下流片,面积分别为0.014mm2与0.045mm2.瞬态增强LDO在负载从0变化到30mA时,输出动态电压变化为100mV;低噪声高PSR LDO 100Hz到100kHz的积分噪声为9.2μV,PSR在1kHz处为-80dB,在1MHz下为-46dB.     

一种低噪声高PSRR的LDO线性稳压器

介绍了 LDO线性稳压器的系统组成原理,分析了系统的电源电压抑制比(PSRR)以及噪声与电路结构的关系,在此基础上,对LDO的核心电路模块进行了设计,并基于0.5μm标准CMOS工艺,运用Cadence平台进行了模拟仿真和验证.测试结果表明:该LDO的PSRR最低约为-45 dB@1 MHz,最高约为-75 dB@217 Hz;输出电压噪声在10 Hz频率以下约为0.78 μV(P-P),在10 Hz至l00 kHz频率范围内约为0.1 μV(RMS),能满足低噪声和高PSRR应用的要求.     

适合SoC应用的片上集成输出电容快速响应LDO

提出了适合SoC应用的片上集成输出电容快速响应低压差线性稳压器（LDO）。通过使用一种新颖的双向非对称缓冲器,消除了由LDO传输元件寄生电容产生的右半平面零点。该零点的消除不仅提高了LDO的稳定性,而且可以有效拓展其单位增益带宽,从而改善瞬态响应性能。基于该缓冲器的LDO,其相位裕度大于55°,单位增益带宽可达1.7MHz,在负载电流以50mA/μs的速度阶跃变化时输出电压变化量小于100mV。     

基于BiCMOS的高精度LDO线性稳压电路

设计了一种基于0.8μm,双阱BiCMOS高压工艺的高精度LDO线性稳压电路.电路采用四管单元带隙基准作温度补偿,多级误差放大反馈结构稳定输出电压,其中直接将带隙基准电路作为误差放大电路的一部分,从而在不增加电路复杂性的基础上,使整个误差放大电路经过多级放大,增益得到大幅提高.Hspice仿真结果表明:电路在较宽的频率范围内,电源抑制比约为85 dB;在温度由-20~80℃变化时,其温度系数约为±35×10-6/℃;电源电压在4.5~28 V之间变化时,最坏情况下其线性调整率为0.031 mV/V;负载电流由0 mA到满载2 mA变化时,其负载调整率仅为0.01 mV/mA.     

低功耗自适应偏置无片外电容低压差稳压器

设计了一款低功耗自适应偏置无片外电容低压差线性稳压器.为了解决由于设计和工艺中存在不匹配造成每级误差放大器不同类型输入管的反型系数在自适应偏置下变化不同步问题,提出了由循环折叠共源共栅放大器和跨导提高放大器构成的误差放大器结构,同时采用推挽输出结构提高了对功率管的驱动能力.该无片外电容低压差稳压器采用嵌套密勒补偿和自适应偏置,解决了轻负载时的稳定性问题,同时提高了轻负载下的电流效率.芯片采用SMIC 0.18 μm CMOS工艺设计,版图面积为0.019 9 mm2.蒙特卡罗后仿真的结果表明,其负载电流范围为10 μA～100 mA,最大负载寄生电容为100 pF,最小负载下静态电流为1 μA,负载调整率和电源调整率分别为3.5 μV/mA和0.372 mV/V.设计的低压差稳压器具有低功耗、无片外电容、面积小的优点,是片上系统中电源管理知识产权核的良好选择.