无电容型LDO的稳定性与频率补偿方法

摘要

本文研究了适合于SoC应用的无电容型LDO的稳定性及其频率补偿方法。通过对采用片外电容补偿的传统LDO和无任何补偿的LDO基本电路结构的零极点分布和稳定性分析，提出了无电容型LDO的基本补偿方法，重点对DFC(Damping Factor Control，阻尼系数控制)频率补偿方法进行了深入分析和电路改进。在对PMOS功率管、取样反馈电阻、带隙基准源、误差放大器及DFC频率补偿电路、偏置电路、过温保护电路和过流保护电路等电路模块设计分析的基础上，基于CSMC0.5μm CMOS工艺完成了一款无电容型LDO的整体电路设计。采用Cadence Spectre对设计的电路进行了仿真，该电路工作电压2.7V～6V，输出电压2.5V，可在0～500mA的负载电流范围内稳定工作，电路正常工作时的最小压差在196mV以下。
　　 仿真结果表明，本文设计的电路较好地解决了无电容型LDO的稳定性问题，且在负载电流降至零时仍能保持稳定，拓宽了无电容型LDO的应用需求范围。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1 电源管理及稳压电源

1.2 LDO的研究现状及发展趋势

1.3本论文的主要工作

第二章LDO的工作原理和性能指标

2.1 LDO工作原理

2.2 LDO的性能指标

2.3本文所要设计的LDO的性能指标

第三章稳定性理论和LDO稳定性分析

3.1 负反馈系统的稳定性和零极点理论

3.1.1 负反馈系统的稳定性判据

3.1.2传递函数中各类零、极点对系统的影响

3.2 LDO的稳定性分析

3.2.1 传统LDO的稳定性分析

3.2.2未加任何补偿的LDO结构稳定性分析

3.2.3无电容型LDO的稳定性分析

3.2.4无电容型LDO的频率补偿研究

3.3 DFC频率补偿原理分析

第四章 无电容型LDO电路设计

4.1功率管设计

4.2取样反馈电阻设计

4.3带隙基准源设计

4.3.1 带隙基准源的基本原理

4.3.2带隙基准源的主要电路架构

4.3.3基准源中的运放结构及米勒补偿

4.3.4本文设计的带隙基准源电路

4.4误差放大器及DFC补偿模块设计

4.5偏置电路设计

4.6过温保护电路设计

4.7过流保护电路设计

4.8 本章小结

第五章 电路仿真及版图设计

5.1交流稳定性仿真

5.2 电源抑制比仿真

5.3直流仿真

5.3.1 压差

5.3.2线性调整

5.3.3负载调整

5.3.4温度特性及过温保护

5.3.5过流保护

5.3.6静态电流

5.3.7系统效率

5.4瞬态仿真

5.4.1电路启动

5.4.2线性瞬态响应

5.4.3负载瞬态响应

5.5版图设计

第六章总结

致 谢

参考文献