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1、第28卷第8期電子與信息學(xué)報(bào)Vol.28No.82006年8月JournalofElectronics&InformationTechnologyAug.2006一種低靜態(tài)電流、高穩(wěn)定性的LDO線性穩(wěn)壓器陳東坡何樂(lè)年嚴(yán)曉浪(浙江大學(xué)超大規(guī)模集成電路研究所杭州310027)摘要該文提出了一種低靜態(tài)電流、高穩(wěn)定性低壓差(LDO)線性穩(wěn)壓器。LDO中的電流偏置電路產(chǎn)生30nA的低溫度漂移偏置電流,可使LDO的靜態(tài)工作電流降低到4μA。另外,通過(guò)設(shè)計(jì)一種新型的動(dòng)態(tài)Miller頻率補(bǔ)償結(jié)構(gòu)使得電路的穩(wěn)定性與輸出電流無(wú)關(guān),達(dá)到了高穩(wěn)定性的設(shè)計(jì)要求。芯片設(shè)
2、計(jì)基于CSMC公司的0.5μmCMOS混合信號(hào)模型,并通過(guò)了流片驗(yàn)證。測(cè)試結(jié)果表明,該穩(wěn)壓器的線性調(diào)整和負(fù)載調(diào)整的典型值分別為2mV和14mV;輸出的最大電流為300mA;其輸出壓差在150mA輸出電流,3.3V輸出電壓下為170mV;輸出噪聲在頻率從22Hz到80kHz間為150μVRMS。關(guān)鍵詞低壓差線性穩(wěn)壓器,靜態(tài)電流,穩(wěn)定性,線性和負(fù)載調(diào)整中圖分類號(hào):TN401,TN86文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1009-5896(2006)08-1526-04ALow-dropoutRegulatorwithLowQuiescentCurrentan
3、dHighStabilityChenDong-poHeLe-nianYanXiao-lang(TheInstituteofVLSIDesign,ZhejiangUniversity,Hangzhou310027,China)AbstractAnunconditionallystablelow-dropoutregulatorandlowquiescentcurrentispresented.TheLowDropOut(LDO)basedonahighprecisionCMOScurrentreference,whichiscomprisedo
4、fsubthresholdtransistorsandhassmalltemperaturecoefficient,providesalowquiescentcurrentofapproximately4μA.Furthermore,byutilizingthedesignmethodofactiveMillerfrequencycompensation,theproposedLDO’sstabilityisindependentoftheloadortheEquivalentSeriesResistance(ESR)oftheoff-chi
5、pcapacitor.Thechipdesignisbasedon0.5μmCMOSmixed-signalprocessofCSMC.Thesimulationandexperimentalresultsshowthatthelineandloadregulationsareonly2mVand14mV,respectively.Thedropoutvoltageisonly170mVat150mAoutputcurrentwhenoutputvoltageis3.3V.Theoutputnoiseis150μVRMSwhenfrequen
6、cyrangeisfrom22Hzto80kHz.KeywordsLow-dropoutregulator,Quiescentcurrent,Stability,Lineandloadregulation1引言[2-4]消的辦法使系統(tǒng)穩(wěn)定。但是ESR容易受環(huán)境,如溫度等的[4,5]影響,變化較大,而且輸出電流也被限制在很小的范圍內(nèi)。DC/DC變換器已廣泛應(yīng)用于各種移動(dòng)電子系統(tǒng)中,如移針對(duì)上述問(wèn)題,本文設(shè)計(jì)了一種可產(chǎn)生30nA低溫度漂動(dòng)通信終端、便攜式電腦、PDA等。而LDO(LowDropOut)[6]移電流電路作為L(zhǎng)DO的偏置,達(dá)到了降低靜
7、態(tài)電流,提高線性穩(wěn)壓器由于具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉、低噪聲、低功耗轉(zhuǎn)換效率的目的。另外,本文提出了在Miller補(bǔ)償中引入一及較小的封裝尺寸等突出優(yōu)點(diǎn),在便攜式電子產(chǎn)品中得到廣[3,7,8][1-5]個(gè)可跟蹤輸出電流變化的零點(diǎn)去抵消輸出極點(diǎn)的頻率補(bǔ)泛的應(yīng)用。在便攜電子產(chǎn)品中,豐富的功能對(duì)功耗的要求償技術(shù),使LDO的穩(wěn)定性與輸出電流無(wú)關(guān),提高了LDO的穩(wěn)與電池的使用時(shí)間之間的矛盾越來(lái)越突出,這就要求電源具[1-3]定性。芯片測(cè)試結(jié)果驗(yàn)證了以上設(shè)計(jì)思想。有極高的轉(zhuǎn)換效率。LDO的電源轉(zhuǎn)換效率定義為IVoutout2LDO線性穩(wěn)壓器的電路設(shè)計(jì)與性能分
8、析η=×100%(1)()IIout+qVin2.1LDO線性穩(wěn)壓器的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)其中Iout是輸出電流,Vout為輸出電壓,Iq為靜態(tài)工作電流,圖1是LDO線性穩(wěn)壓器