高性能LDO線性穩壓器的設計

摘要：為了解決電力載波通信系統中LDO供電模塊常用單芯片而導致板上成本及面積增加的問題。文中將LDO集成進系統芯片來為數字及模擬模塊分別供電，同時采用平滑極點跟隨技術來解決負載電流變化時芯片穩定問題，該方法可使PSRR在低頻下達到63 dB，并能以IP方式在其他應用中使用。

　　0引言

　　電源管理系統己成為當前集成電路產業發展中的一個熱點，也是一個必不可缺的技術。沒有電源管理，許多市場都將不存在。電源管理可使移動電話、筆記本電腦、遙控電視、可靠的電話服務等許多市場成為現實。現如今，電子產品己普及到工作與生活的各個方面，其性能價格比愈來愈高，功能愈來愈強，而供電的電源電路在整機電路中也是越來越重要。

　　電源系統設計不合理，就會影響到整個系統的架構、產品的特性組合、元件的選擇、軟件的設計和功率分配架構等。在不同的電流負載下，如何保證LDO的穩定性，對LDO的設計是一個挑戰。為此本文提出了一種LDO，并采用平滑極點跟隨技術來解決不同電流負載下的極點偏移所導致的穩定性問題，從而提高了PSRR。同時，其過壓保護電路也較好的防止了LDO輸出供電電壓過大的問題。

　　1 電路設計

　　圖1所示是本設計中LDO的電路結構。本LDO的基本結構由4級構成，主要利用誤差放大器A1、電壓放大器A2、電壓緩沖器A3、電壓調整管MPl和反饋網絡構成的負反饋環路來維持VOUT的穩定。米勒電容C1用來為電路進行頻率補償，第二級與第三級的帶寬要大，以便保證LDO處在穩定狀態。同時也應保證在較寬的頻帶下調整管的輸出電阻維持不變
，以便得到較好的電源抑制性能。若將A2、A3、A4簡化成一個，這樣，一個兩級米勒補償的運算放大器的LDO增益帶寬即可表示成：

　　式中，gm1是A1的跨導。由上式可以看到，增益帶寬不隨負載電容的變化而改變。其主極點P1可以表示成：

　　Rol是A1的輸出電阻，類似于兩級米勒補償的運放。一般都希望合并后的第二級放大器是一個單極點系統，由于米勒補償引入的極點分離，次級點P2可近似表示成：

　　式中，是的跨導，gm4是A4的跨導。為了讓次級點一直在輸出節點，第二級和第三級的輸出極點必須推到一個比次級點大很多的很高的頻率上。為了保證其穩定性，次級點需要保持在輸出節點。