一种高效稳定的LDO线性稳压器设计

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1、2011年8月第31卷第4期宇航计测技术JournalofAstronauticMetrologyandMeasurementA“g．，2011V01．31．No4文章编号：1000—7202(2011)04—0067—04中图分类号：7FN492一种高效稳定的LDO线性稳压器设计胡锦刘观承黑花阁刘清波(湖南大学物理与微电子科学学院，长沙410082)文献标识码：A摘要设计了一种准确输出的低压差(toO)线性电压稳压器。通过采用改进型密勒补偿技术和高电流效率缓冲电路来改善传统LDO线性电压稳压器的稳定性，并采用了一种低噪声的带隙基准电压源的拓扑架构

2、，有效解决了稳压器的噪声问题。在CadenceVirtuosoIC平台下采用TSMC-0．35斗rn-2P3M的CMOS混合信号工艺进行了仿真和版图设计，仿真结果表明该电压稳压器达到设计目的。关键词稳压器环路稳定性抑制比DesignofPreciseLowDropoutVoltageRegulatorHUJinLIUGuan·chengHEIHua-geLIUQing-bo(CoHegeofPhysicsandMicroelectronieScience，HunanUniversity，Changsha410082)AbstractAprecise

3、low·dropout(LDO)linearregulatorisdesigned．Twotechniquesareutilizedforsolvingthestabilityofconventionallinearregnlators，includingthetechnologyofimprovedmillertom-pensafionandhighCRITent—efficiencybuffer．Moreover，toreducetheintrinsicnoiseoftheregulatoritself，alow—noisetopologyto

4、designthebandgapreferenceisalsoadopted．TheprocessofTSMC-0．35Lm-2P3MCMOSmixed-signalisusedunderCadenceViauosoICplatformtoperformthesimulationandlayoutdesign，andsimulationresultsshowthatourpurposecanbeachieved．KeywordsRegulatorLoopStabilitySuppressionrate1引言近年来，随着各种尖端技术的不断融合以及人们

5、对于技术物质需求的日益提高，便携式电子产品得到了飞速发展和广泛普及，已经成为人们日常生活中不可缺少的一部分。因此，高性能、高效率、低成本的电源管理解决方案已经成为一项备受关注的技术关键和技术挑战。而低压差(LDO)线性稳压器以其低噪声、高PSRR、微功耗和极低的成本，已经成为极具竞争力的电源方案之一。传统的LDO线性稳压器在负载电流增大或输出电容的等效串联电阻发生变化时经常会遇到稳定性变差的问题。针对这个问题，本文阐述了一种准确且稳定的4．2V转为2．5V输出的LDO线性稳压器的设计，该设计能够有效解决LDO线形稳压器环路系统的稳定问题以及其他一些

6、诸如失调和噪声的问题。收稿日期：2009一们一16，修回日期：2009—12—07作者简介：胡锦(1964一)．男，教授，主要研究方向：电子系统与专用集成电路的研究与教学。宇航计测技术2011芷2系统框架图1显示了本设计的整体系统框图，采用PMOS型功率传输管架构。图1整体电路系统框图这是因为PMOS线性稳压器具有比开关稳压器更小的输出噪声和输出纹波，比NMOS稳压器更低的差电压。整个系统包括误差放大器，高电流效率缓冲电路(可以改善电流效率和环路稳定性)，带隙基准源以及其修正电阻网络(用于修正由于内部电阻失调而造成的基准电压偏差)，热关断保护电路，

7、限流保护电路和偏置电流电路。根据运放闭环系统，可得到输出为’v—v。生!生。‘一。6如2．1频率补偿改进传统LDO线性稳压器的主要问题就是当负载电流增加时输出端极点的位置会被推向更高的频率，而其他极点基本保持不变，造成系统稳定性变差，并且也会限制在控制环路稳定情况下的最大负载电流。为了解决这个问题，在设计中应用了一种改进型密勒补偿和高电流效率的缓冲电路”_4J。如图2所示误差放大器由NMOS晶体管Mnl—Mn4与PMOS晶体管Mpl—MpS组成，采用了共源共栅结构以获得更高的环路增益，从而得到良好的负载调整率、线性调整率和高电源抑制比。Vinr⋯·

8、o⋯⋯-一’r⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯--11喇啦一l}中芒懈bs而拓：PMos-一!功率一，!L．匀一i传输管酬‘叫PU蝌。№_^