【摘 要】
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随着5G通信技术的飞速发展,电源管理逐渐成为一个备受关注的领域。低压差线性稳压器(low-dropout linear regulator,LDO)作为一种重要的电源管理芯片,以其低噪声,低成本,高效率等优点在模拟电源IC中脱颖而出。传统的LDO通过挂载有等效串联电阻的大容量片外电容在输出端产生左半平面零点来抵消次级点确保系统的稳定性,但是增加了PCB面积和元件成本,很难应用于高集成度SoC设计,
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随着5G通信技术的飞速发展,电源管理逐渐成为一个备受关注的领域。低压差线性稳压器（low-dropout linear regulator,LDO）作为一种重要的电源管理芯片,以其低噪声,低成本,高效率等优点在模拟电源IC中脱颖而出。传统的LDO通过挂载有等效串联电阻的大容量片外电容在输出端产生左半平面零点来抵消次级点确保系统的稳定性,但是增加了PCB面积和元件成本,很难应用于高集成度SoC设计,因此无片外电容LDO逐渐成为当今的研究热点。本文首先采用高阶曲率补偿技术和全CMOS电流基准电路,改善了带隙基准电压和基准电流的温度特性,保证LDO的工作精度;其次利用功率管栅漏寄生电容Cgd,pow（pF级）和补偿电容Cm实现嵌套密勒补偿,将第二,三级放大器输出端的两个非主极点推至单位增益带宽（UGB）外,保证环路稳定性;然后利用自适应偏置电路复制负载电流为误差放大器提供自适应偏置,同时结合瞬态增强电路提高LDO轻载下的电流效率和改善重载下的瞬态响应特性,减小负载快速跳变时的过冲电压;最后采用PSRR增强电路,将功率管栅端产生的次极点推至更高频段,拓展电源抑制比带宽,提高中高频段的PSRR,同时集成过温,过流及短路保护电路,延长器件使用寿命的同时保证电路安全性。本文设计的高电源抑制比无片外电容LDO采用TSMC 0.18μm标准CMOS工艺设计,整体仿真达到如下性能指标:输入电压为1.4～2V时,输出电压稳定在1.2V,负载电流范围为10μA～100m A,输出电压的最大温漂系数为3.723ppm/℃,负载调整率和线性调整率最大分别为6.1μV/m A和0.525m V/V。PSRR仿真在1KHz和100KHz处,电源抑制比最大分别为96.82d B和58.87d B,具有良好的电源抑制特性;负载在空载与满载之间跳变时,LDO输出端正向和负向最大过冲电压分别为70m V和62m V,恢复时间分别为7.55μs和8.28μs,具有良好的负载瞬态响应速度。本文设计的高电源抑制比无片外电容型LDO在电路结构上具有通用性,具有参考实践意义。
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