無片外電容的LDO線性穩(wěn)壓器的研究與設計.pdf

1、越來越多的功能被集成到芯片、印刷電路板和電子器件中，每個模塊都需要專門的穩(wěn)壓器供電。傳統(tǒng)低壓差線性穩(wěn)壓器（LDO）需要外接一個較大的微法量級的片外電容，依靠輸出端外接電容的串聯(lián)等效電阻（ESR）為系統(tǒng)補償?shù)谝粋€次極點，以保持系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
　　 本文提出了一個無片外電容的LDO線性穩(wěn)壓器的結構的解決方案。去掉了傳統(tǒng)的LDO所使用的較大的片外電容，減小了板上面積及成本，同時也減少了芯片引腳，提高了電源管理系統(tǒng)的集成度。仿真結果表明

2、，電路在0-100mA負載電流范圍內(nèi)的相位裕度均大于60度，增益裕度大于10dB，同時具有較好的負載瞬態(tài)響應，在1kHz的PSRR為57dB，100kHz的PSRR為50dB。整體面積為0.22m㎡，靜態(tài)電流為200μA。
　　 本設計首先根據(jù)系統(tǒng)要求提出設計指標，然后在分析電路工作原理及性能參數(shù)的基礎上，重點解決了穩(wěn)定性及瞬態(tài)響應存在的問題，接著給出電路晶體管結構，進行詳細的仿真及優(yōu)化。最后完成版圖設計和物理驗證，交付代工廠流

3、片并測試。
　　 本文的設計重點在于去掉片外電容之后，解決電路在全負載范圍內(nèi)的穩(wěn)定性及瞬態(tài)響應問題。提出了一個快速通路作為補償電路，保證其瞬態(tài)響應以及穩(wěn)定性。同時設計了過壓保護電路來防止輸出電壓過高對晶體管的影響。
　　 本芯片已在SMIC0.13μm流片成功并測試，能夠以IP在其他不同應用中使用，可以根據(jù)不同的需求調(diào)整電路的驅(qū)動能力，降低電路的功耗及而積，提高電路的效率。
　　 本文著眼于無片外電容LDO線性穩(wěn)