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近年来,由于各种便携式电子产品的普及,电池供电的电源管理类芯片需求量不断增大,对电源管理类芯片性能的要求也不断提高。本文从电源管理的角度出发,深入调研了低压降稳压器(LDO)的应用与特性。传统LDO稳压器作为一块独立的芯片,需要uF量级的大输出电容,目前的集成电路工艺要集成uF量级的电容需要非常大的面积,难于实现SoC(System on Chip)的解决方案。
本文针对集成于SoC的特定应用要求,分析了片上电容LDO在稳定性、瞬态响应特性上所面临的挑战,在此基础上,为实现一种瞬态响应增强型、自稳定的片上LDO而提出了一种新颖、有效的快速瞬态响应补偿通路,在实现瞬态响应补偿的同时,很好地实现了频率补偿,能够保证片上LDO在整个负载电流变化范围内保持稳定。通过控制功率管在drop-out临界条件时工作在线性区,有效减小了LDO的drop-out电压。电路采用0.35μm CMOS工艺设计,输出电压为2.8V,输出电容为100pF,可输出最大50mA的电流,仿真结果显示所提出的片上电容LDO较高的稳定性、较好的瞬态响应和较低的功耗。本文首先介绍了电源管理产品的现状和发展趋势,接着介绍了线性稳压器和LDO的基本原理以及LDO各个方面的特性,然后在对LDO各子电路进行仔细的分析之后进行了电路的设计。最后用Cadence的仿真工具Spectre对整体电路进行了仿真验证,仿真结果表明该电路达到了预期的设计目标。