一种用于负LDO稳压器的高精度带隙基准源

介绍了一种高精度带隙基准电路结构。采用二阶曲率补偿技术,通过增加一正温度系数项,补偿电路中Vbe(T)展开的负温度系数对数项,改善了基准电压源的温度稳定性。应用该基准电路,设计了一个负输出低压差(LDO)线性稳压器,用高压BIPIC工艺进行流片。测试结果显示,该负LDO线性稳压器的温度系数为85 ppm/℃,线性调整率≤0.02%/V,负载调整率≤0.2%。     

一种超低静态电流LDO线性稳压器的设计

为了延长便携式、可穿戴医疗设备的待机时间,设计了一种具有超低静态电流的低压差(LDO)线性稳压器。采用误差放大器与基准电路相结合的结构,在降低静态电流的同时减小芯片面积;其次,利用负载检测模块,降低了空载及轻载时过温保护和过流保护等模块的静态电流。采用自适应偏置电流技术来动态调整稳压环路各支路的工作电流以及零点频率补偿方式,解决了静态功耗与瞬态响应和环路带宽间的矛盾。该LDO线性稳压器采用0.35μm CMOS工艺进行流片加工,测试结果表明,该LDO线性稳压器静态电流为700 nA,最大负载电流为150 mA,轻载与满载跳变时上过冲电压为63 mV,下过冲电压为55 mV。     

基于高压摆率误差放大器和摆率增强电路的无片外电容LDO

基于0.35μm CMOS工艺设计了一款无片外电容低压差线性稳压器(cap-free LDO),通过误差放大器组成的环路控制稳态误差,通过摆率增强电路构成的环路改善瞬态响应。该LDO输出电压为1.72V,压差80mV,最大输出电流50mA。测试结果显示:负载电流(IL)在0.5μs内瞬变50mA时,俯冲电压和过冲电压均为80mV左右,重回稳态的时间均小于1.5μs。     

一种快速瞬态响应的无片外电容型LDO电路设计

本文基于SMIC65 nm工艺,设计了一款快速瞬态响应的无片外电容型低压差线性稳压器(low dropout regulator,LDO).采用高增益跨导结构(OTA)的误差放大器,利用局部共模反馈结构(CFRFC),增加了放大器跨导率,提高了放大器的直流增益.同时,引入一个由电容耦合电流镜构成的瞬态检测电路,取代了传统LDO电路中的大电容,便于检测输出的跳变,增大对功率管的充放电能力,提高了环路瞬态响应速度,降低LDO环路的上/下冲电压.缓冲级采用了带电压负反馈的源级跟随器,在一定的静态功耗下,提高了动态电流,将次级点推到更高的频率,提高了电路相位裕度.仿真结果表明,输入电压为2～3 V时,该电路输出为1.2 V,最大负载电流为100 mA;当负载电流在0～100 mA时,LDO输出的最大过冲电压和欠冲电压为23 mV和27 mV,并且在低频时有较高的电源抑制比.     

高电源抑制比低噪声带隙基准电压源的设计

基于带隙基准原理,通过优化电路结构和采用BiCMOS技术,提出一种精度高、噪声小的带隙基准源电路。利用具有高开环增益的折叠式共源共栅放大器,提高了低频电压抑制比;应用低跨导PMOS对管及电路输出端低通滤波器,实现了更低的噪声输出;合理的版图设计减小了失调电压带来的影响。Hspice仿真结果表明,在3V电源电压下,输出基准电压为1.2182mV,温度系数为1.257×10-5/℃;频率从103～105 Hz变化时,输出噪声最大值的变化量小于5μV。流片测试结果表明,该基准源输出基准电压的电源抑制比高,温度系数小,噪声与功耗低。     

一种采用负反馈超级源随器的无片外电容LDO设计

为了解决无片外电容低压差线性稳压器(LDO)频率稳定性和瞬态响应特性较差的问题,设计了一种包含负反馈机制的超级源随器,作为误差放大器输出端的缓冲级。通过缓冲级降低误差放大器的输出阻抗,利用极点分裂从而实现稳定性的提高。通过负反馈机制增大功率管栅极的驱动电流,从而提升电路的瞬态响应特性。电路基于SMIC 0.18μm CMOS工艺进行设计,仿真结果表明,在1.5 V至3.3 V电源电压下能够稳定输出1.2 V电压,在负载电流为1 mA至100 mA范围内正常工作,且与普通源跟随器作缓冲级的LDO相比,稳定性和瞬态特性均有提升。经蒙特卡洛仿真分析得出,所设计的LDO在最差条件下的相位裕度为74.5°,且过冲电压小于260 mV,下冲电压小于140 mV,恢复时间为1.2μs,电路在最大的工艺误差和失配条件下仍保持较好的稳定性和瞬态特性。     

一种具有瞬态增强的无片外电容型LDO

提出了一种稳定性高、瞬态特性良好、无片外电容的低压差线性稳压器(LDO)。采用推挽式微分器检测负载瞬态变化引起的输出电压变化,加大对功率管栅极寄生电容的充放电电流,增强系统的瞬态响应能力;在误差放大器后接入缓冲级,将功率管栅极极点推向高频,并采用密勒电容进行频率补偿,使系统在全负载范围内稳定。基于TSMC 65 nm CMOS工艺进行流片,核心电路面积为0.035 mm²。测试结果表明,最低供电电压为1.1 V时,压降仅为100 mV,负载电流1 μs内在1 mA和150 mA之间跳变时,LDO的最大输出过冲电压与下冲电压分别为200 mV和180 mV。     

基于高摆率误差放大器的低功耗LDO设计

本文设计了一种具有低静态电流的低压差线性稳压器(LDO).针对传统LDO在低静态电流下瞬态响应不足的问题,电路中的误差放大器采用两个共栅差分跨导单元交叉耦合连接进行设计,提高其压摆率;利用体偏置运放改变功率管的阈值电压实现功率管在不同负载的快速切换;同时采用动态偏置对电路进行偏置减少过欠冲值.电路采用台积电(TSMC) 0.18μm互补金属氧化物半导体(CMOS)工艺进行设计,版图核心面积为220μm×140μm.仿真结果表明,该LDO在最小负载电流与最大负载电容的组合下相位裕度达到100度,消耗的静态电流仅为849nA.当负载电流在500 ns时间内从100μA到100 mA进行切换时,电路表现出良好的瞬态响应,其中过冲电压为220 mV,欠冲电压为225 mV.经过计算,品质因数(FOM)值为0.198 mV.     

一种适用于LDO的新型斜坡软启动电路

提出了一种新型的应用于低压差线性稳压器(LDO)的斜坡软启动电路,其采用两路斜坡使能信号以及一路斜坡基准信号,消除了电源上电时产生的浪涌电流。该斜坡软启动电路已应用于一款LDO中,并采用0.35 μm CMOS 工艺实现流片,其仅占LDO有效面积的8.3%,消耗电流仅600 nA。仿真以及测试结果显示,采用该软启动电路之后,LDO的上电浪涌电流得到有效抑制。LDO在最差情况下的线性调整率为2.7 mV/V,负载调整率为0.064 mV/mA。     

一种低静态电流瞬态增强的无电容型LDO设计

基于推挽式结构能提高运算放大器压摆率的特性,设计了一款静态电流低、内含推挽式AB类放大器的无电容型低压差线性稳压器(LDO)。通过优化,改善了LDO的瞬态响应性能,与传统的LDO相比,所提出的无电容型LDO的静态电流明显减小。采用SMIC 0.18 μm CMOS工艺模型,利用Cadence工具对电路进行仿真验证。仿真结果表明,当输入电压为1.4~4 V时,优化后LDO的输出电压为1.2 V,静态电流为5.2 μA,最大负载电流达到100 mA,线性调整率为0.016%,负载调整率为0.67%,下过冲为157 mV,上过冲为121 mV,建立时间为1.5 μs。优化后电路瞬态响应性能改善了约50%,版图面积约为0.017 mm²。     

一种高精度带隙基准电压源电路设计

针对传统CMOS带隙电压基准源电路电源电压较高,基准电压输出范围有限等问题,通过增加启动电路,并采用共源共栅结构的PTAT电流产生电路,设计了一种高精度、低温漂、与电源无关的具有稳定电压输出特性的带隙电压源.基于0.5μm高压BiCMOS工艺对电路进行了仿真,结果表明,在-40℃～85℃范围内,该带隙基准电路的温度系数为7ppm/℃,室温下的带隙基准电压为1.215 V.     

一种高精确度低功耗无片外电容LDO设计

设计了一种片上集成的高精确度、低功耗、无片外电容的低压差线性稳压器(LDO)。采用一种新型高精确度、带隙基准电压源电路降低输出电压温漂系数;采用零功耗启动电路和支路较少的摆率增强模块降低功耗,该电路采用CSMC 0.5 μm CMOS工艺。经过Cadence Spectre仿真验证,输出电压为3.3 V,在3.5~5.5 V范围内变化时,线性调整率小于0.3 mV/V,负载调整率小于0.09 mV/mA,输出电压在-40~+150 ℃范围内温漂系数达10 ppm/℃,整个LDO消耗17.7 μA的电流。     

低压差双电容补偿高瞬态响应线性稳压器设计

为适应现代电子产品对电源性能的较高要求,基于教学中应用的Spectre平台,采用源随器补偿方法设计了一种无片外电容的LDO稳压器。小补偿电容和大驱动能力的两级运放误差放大器,加快了电路的响应速度,提高了瞬态响应性能,并降低了输出电压波纹,从而增强了系统的稳定性。测试结果表明,电路的静态电流为30μA,工作输出电压为1.2 V,最大输出电流为100 mA,Vdrop为200 mV,相位裕度大于60°,在相应条件下的线性调整率SL、负载调整率So分别为0.05%(V/V),0.23%(V/A)。源随器补偿方法既可保证电路稳定工作,又能有效降低输出波纹和加快瞬态响应速度,已达到系统预期设计指标。     

一种快速瞬态响应无输出电容LDO的研究与设计

设计了一种基于自适应偏置放大器的具有快速瞬态响应的无输出电容LDO.自适应偏置放大器在发生负载瞬态响应时能够调节自身偏置电流以提供较大的输出电流来增加摆率;瞬态响应提升电路通过减小负载电容充放电电流而减小了输出电压的建立时间;通过并联反馈补偿来提高环路的稳定性.仿真结果表明,所设计的无输出电容LDO最大输出电流200mA,最小跌落电压200mV,静态电流仅16μA,全负载正负阶跃变化响应时间分别为2.5μs和3.5μs.     

无片上电容的负载瞬态响应增强型LDO

提出了一种无片上电容的低压差线性稳压器(LDO),通过增加转换速率增强电路,对LDO输出电压的变化进行探测,从而对误差放大器偏置电流进行补偿,达到改善负载瞬态响应的目的。该LDO基于0.18 μm CMOS工艺设计,输出电压为1.2 V,最大负载电流为100 mA。仿真和测试结果表明,该LDO的瞬态负载响应改善明显,具有较好的低功耗特性,在保证电路稳定性的前提下,大大减小了芯片的面积。     

一种1.2V,80mA,5μF快速瞬态响应、高稳定性LDO的设计

基于上华0.5μm工艺,设计了输入电压为1.5V,输出电压为1.2V,最大输出电流为80mA,用于DC/DC里的CMOS低压差线性稳压器(Low-dropout regulator),作为带隙基准输出端的后续模块,以达到滤波和提高参考电压精度的目的。提出了一种补偿网络,可以保证负载电流发生变化时,相位裕量不发生变化;在补偿网络的基础上添加一个感应电容能够快速跟踪极点的变化,从而保证在负载电流跳变瞬间稳定性保持不变,防止了输出电压发生振荡的情形。此外,设计了一种瞬态响应提高电路结构来改善负载瞬态响应。仿真结果表明,在tt corner下该LDO线性稳压器在负载电流为1mA和80mA时的相位裕度均为83°,环路增益为80dB,流片测试结果显示过冲电压和欠冲电压均不超过100mV。     

基于CMOS工艺的负压低压差线性稳压器设计

设计了一种应用于射频功放的负压低压差线性稳压器。通过设计负压带隙基准源,以及采用预稳压模块,有效地降低了电源电压对负压LDO输出电压的影响;通过优化控制环路中的功率管尺寸、误差放大器以及电阻反馈网络等措施,在保证大电流输出的前提下,有效地降低了负压LDO的压差,提高了稳压器的整体性能。采用CSMC 0.5μm CMOS工艺进行设计并实现,测试结果表明,当输出电流为500mA,输出电压为-3V时,压差仅为170mV。     

一种快速瞬态响应LDO的设计与实现

设计了一种快速瞬态响应LDO。采用缓冲级结构的增强电路,使功率器件在负载瞬态变化时,栅极能够及时响应,从而避免了较大的电压上冲与下冲。加入缓冲级电路以后,系统的稳定性变差,采用密勒补偿和前馈补偿对其进行频率补偿,增加系统的相位裕度,使系统稳定。采用CSMC 0.5 μm工艺,利用Cadence工具完成了整体电路的设计、前仿真、物理版图设计和后仿真,并进行了流片。测试结果表明,设计的LDO输出电压为2.5 V,负载电流在10 mA和300 mA之间变化时,电压最大变化48 mV,响应时间为12.4 μs。     

一种带自适应电荷泵的超低功耗NMOS LDO

设计了一种带自适应电荷泵的超低功耗快速瞬态响应NMOS LDO,电路主要包含误差放大器、缓冲器、功率级、动态零点模块以及自适应电荷泵模块。该自适应电荷泵能够根据负载电流的大小调节工作频率,在兼顾大负载条件下功率管栅极需求的同时,保证了轻载下超低功耗的需求。同时为了满足电路中快速瞬态响应的需要,加入了动态电流电路。电路基于0.18μm BCD工艺设计,其工作电压范围为2.5～3.6 V,输出电压为1.2 V,负载范围为10μA～20 mA,工作的温度范围为-40～125℃。仿真结果显示,所设计的LDO供电电压调整率可达到1.123 mV/V,重载跳轻载时的恢复时间和轻载跳重载时的恢复时间分别为260μs和5μs,而静态电流最小仅为0.291μA。     

一种具有电压折返限流保护的低功耗LDO设计

为了实现LDO的恒定限流、低功率消耗以及高驱动能力,本文提出了一种分段电压折返式限流保护的微功耗LDO。通过限流阈值动态调整,不仅最大限度的增强了LDO驱动能力,而且使限流电路的静态电流仅为300nA。微功耗的高阻抗变换电路拉开了环路的主极点与功率管栅极极点,加上零极点抵消技术综合保证了系统的稳定性。该LDO采用BiCMOS工艺完成流片。测试结果表明,LDO的短路保护电流为190mA,高输入输出压差时的恒定限流440mA,低输入输出压差时的最大驱动电流可达800mA。LDO的静态电流仅为7μA。满量程负载调整率约为0.56％,线性调整率约为0.012％/V,120Hz下的PSRR为58dB,在250mA的负载电流条件下,漏失电压仅为70mV。