一种高性能BiCMOS低压差线性稳压器设计

摘要

20世纪80年代问世的低压差线性稳压器(LDO),以其低功耗、高效率、低噪声、体积小等优点深受人们的青睐。然而,早期的LDO采用级联增益放大器,稳定性受限。此外LDO电路的频率补偿和瞬态响应性能改善普遍依赖于外接大电容器,影响了系统的集成。然而,很多应用场合对电源管理芯片精度提出了较高的要求。顺应这一要求,低压差、低功耗、高稳定性、高精度且不依赖片外电容器的高性能LDO就成为线性稳压器的一个主要研究方向。
　　 论文对国内外LDO的设计方法做了广泛的调查研究,分析了这些方法的工作原理及现有LDO的优缺点,并在吸收国内外最前沿的LDO设计的基础上,为满足现代便携式电子产品对电源管理系统日益增长的低压差、高精度等需求,设计了一种高性能BiCMOS低压差线性稳压器。整体电路包括带软启动的BiCMOS带隙基准源(BGR)、“套筒式”共源-共栅(Cascode)频率补偿电路等,以提高LDO的稳定性。为了改善线性瞬态响应性能,在BiCMOS误差放大器的前级设置了动态偏置电路。由于所设计的带隙基准源对温度的敏感性较小,故能为LDO提供高精度的基准电压。
　　 采用标准的台积电(TSMC)0.35μm BiCMOS工艺模型,通过Pspice 8.0软件对所设计的LDO整体电路进行了仿真试验。试验结果表明,该LDO可提供500mA的输出电流且最小压差只有100mV。该试验同时验证了所设计的LDO的负载和瞬态响应参数都得以改善:负载调整率为0.054mV/mA,线性调整率为0.014%,输出电压温漂仅为36.8ppm/℃,且常温下静态电流仅33.6μA,因此特别适用于高精度、便携式片上电源系统中。