一种适用于SoC的超快速响应线性低压降稳压器的研究与设计

摘要

近年来由于各种便携式电子类产品的普及，电池供电的电源管理类芯片需求量也不断增大，对电源管理类芯片性能的要求也不断提高。本论文旨在提出一种新的瞬态响应补偿方式，用以设计具有超快速负载瞬态响应的无片外电容线性低压降稳压器。 本论文对由于输出电容类型的不同对线性低压降稳压器性能产生的影响进行了全方面的分析和总结，分析无片外电容的LDO在稳定性和瞬态响应特性上所面临的挑战。提出分别用于提高无片外电容的线性稳压器的稳定性和瞬态响应特性的补偿方法，并最终将频率补偿与瞬态响应补偿相结合，提出快速通路补偿结构，设计具有超快速响应的无片外电容线性低压降稳压器。从利用共漏连接的NMOS作为功率管的传统线性稳压器的快速响应特性，并且从利用共源连接的PMOS作为功率管的传统LDO的慢速响应特性得到启发，提出对LDO增加快速通路的补偿方式，实现具有超快速负载瞬态响应的无片外电容LDO。 电路采用SMIC 0.18um，1.8V/3.3V CMOS 1P6M工艺设计，晶体管级仿真结果显示所设计的无片外电容的线性稳压器能够达到目前便携式电子产品中的闪存对其供电模块的要求。

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文摘

英文文摘

论文说明:图表目录

声明

第1章引言

1.1 LDO稳压器的应用

1.2线性稳压器结构的发展

1.2.1传统线性稳压器

1.2.2钽电容补偿的LDO

1.2.3陶瓷电容补偿的LDO

1.2.4各种电容适用的LDO以及无片外电容LDO

1.3 LDO稳压器的性能指标

1.4论文主要工作

第2章LDO稳定性分析

2.1传统LDO的稳定性分析

2.1.1传统LDO AC响应分析

2.1.2传统LDO稳定性分析

2.2片上LDO的稳定性分析

2.2.1未加补偿的片上LDO初始零极点分布

2.2.2未加补偿的片上LDO稳压器AC响应分析

2.2.3未加补偿的片上LDO的稳定性分析

2.3片上LDO的稳定性补偿

2.3.1密勒补偿(极点分离)

2.3.2电流反馈(极点跟随)

2.3.4片上LDO的优势

第3章LDO瞬态响应分析

3.1传统LDO的瞬态响应分析

3.2片上LDO的瞬态响应

3.2.1传统线性稳压器快速响应特性。

3.2.2传统LDO慢速响应特性

3.3快速响应补偿

3.3.1压摆率增强技术的局限性

3.3.2快速通路补偿

第4章晶体管级设计与验证

4.1电路设计

4.1.1控制环路

4.1.2快速通路

4.1.3静态功耗控制

4.2仿真验证

4.2.1开环AC响应

4.2.2静态特性

4.2.3动态特性

4.2.4高频特性

第5章结论和展望

参考文献

致谢