一种大电流ldo稳压器设计

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1、一种大电流LDO稳压器设计第46卷第2期微电子学Vol.46,No.2杨燕1,赵健雄2,陈祝2（成都信息工程大学通信工程学院，成都610225）摘要：本文设计了一种最大输出电流为3A的LDO电路。通过优化误差放大器，采用两个NMOS作为调整管，具有上拉和下拉大电流负载能力。采用20uF的陶瓷电容以保证足够快的负载瞬态效应，在空载时仅消耗80uA的负载电流。该芯片驱动高达3A的负载电流，极大地提高了LDO的带载能力，并保持了良好的系统稳定性。具有快速的瞬态响应和较小的输出纹波。关键词：LDO；大电流；上拉和下拉中图分类号：TN432文献标识码：ADesignofLDO

2、regulatorwithalargeoutputcurrentYANYang1,ZHAOJianxiong2,CHENZhu2（SchoolofTelecommunicationEngineering,ChengduUniversityofInformationTechnology,Chengdu610225,China）Abstract:Thispaperpresentedamaximumoutputcurrentof3ALDOcircuits.Byoptimizingtheerroramplifier,usingtwoNMOSastheadjustingtra

3、nsistorwithsinkandsourcelargeloadcurrentcapability.Using20uFceramiccapacitortoensureloadtransienteffectfastenough,only80uAloadcurrentinno-loadconsumption.Thechipiscapableofdrivingupto3Aofoutputcurrent,greatlyimprovestheLDO’sloadability.Maintainingthestabilityofthesystem,havingsmalloutp

4、utripplewithfasttransientresponse.Keywords:LDO;largecurrent;sinkandsource1引言随着便携式电子产品、电池供电设备和其它复杂部件的日益发展，高精度输出电压和大电流的需求越来越大[1][2][3]。当前LDO稳压器已经实现低达200mV的低压差，但是多数LDO稳压器的驱动电流为几十到几百毫安，驱动电流达到安培数量级鲜有报道[4][5][6]。因此，设计具有大输出电流负载且稳定的LDO电路成为当下的研究热点。本文提出的LDO线性稳压器实现了高达3A输出电流，克服了驱动大负载电流情况下的系统不稳定和较大

5、输出纹波问题，改善了负载调整率和线性调整率。同时，具有上拉和下拉负载电流能力，适用于驱动大电流负载稳压电路及负载变化范围广的稳压电路中。收稿日期:2015-03-02；定稿日期：2015-04-16基金项目：国家自然科学基金（61201094），四川省卓越工程师培养项目作者简介：杨燕（1990－），女（汉族），四川峨眉人，硕士研究生，研究方向为模拟集成电路设计与数模混合集成电路设计。第46卷第2期微电子学Vol.46,No.22电路设计与分析2.1LDO电路原理图1给出传统的LDO电路结构，由基准电压源、误差放大器、调整管、反馈网络和输出负载构成[7]，且不具备上拉

6、和下拉负载电流的能力。当输出大电流负载时，较大的PMOS调整管尺寸会引起很大的寄生电容，使误差放大器的输出端产生较低的极点，从而造成系统不稳定。图2为改进的LDO拓扑结构。寸来分担MP1的尺寸，从而降低MP1栅极的寄生电容。同时，从MN1的源极输出即相当于源随器，降低了输出电阻以确保系统稳定。改进的LDO电路结构采用两个NMOS作为调整管具有明显的优势，特别是克服了驱动大电流负载引起系统的稳定性问题，并具有上拉和下拉负载电流能力。2.2误差放大器电路误差放大器是LDO稳压电路中非常重要的组成部分[8]，高增益的误差放大器带来高精度的输出电压同时提高负载调整率和线性调

7、整率。图3为LDO的误差放大器电路。Vref图1传统的LDO电路结构图3误差放大器电路图2改进的LDO电路拓扑结构误差放大器由两级运放组成，采用PMOS作为差分输入对来降低输入电压范围。由于需要驱动0~3A大范围的负载电流，则对误差放大器输出端的摆幅有一定要求。第二级采用共源共栅结构来增大输出摆幅同时提高误差放大器的增益。误差放大器的增益如下：?1??(1)Av1?gm1,2??R?4,5?gm4,6???图2中调整管MP1的漏端连接MN1，通过电阻R两端的压差来导通MN1。当轻载时，MN1不开启，只由MP1输出小电流。当电流增大，R两端的压差足够使MN1开启，