大电流，微功耗，小体积单片LDO的设计与实现

以设计输出电流为700 mA,静态电流为50μA,芯片面积为1.5 mm×2.0 mm的LDO线性稳压器为目标,提出的LDO电路利用基准电路的输出直接作为芯片的输出,用基准电路所固有的跨导放大器对输出进行检测并反馈至单级放大器,放大后输出至功率管的基极,控制功率管输出额定的电压和电流。无需冗余的误差放大器,使得环路补偿极为简单,不存在传统LDO的补偿难题。在电路上把传统LDO电路所需各个模块的功能糅合到了一个较为简单的电路中,大大减小了芯片面积,并且减小了静态电流。对电路进行了仿真分析并采用2μm 36 V Bipolar工艺生产实现,流片后的测试结果表明该芯片实现了大电流,微功耗,小体积的特性。     

应用于前端读出电路的片上LDO设计

为满足辐射探测器前端读出电路对模拟电路稳压器片上集成和快速瞬态时间响应的需求,设计了一种基于0.18μm CMOS工艺的全片上集成LDO。采用大摆幅高增益放大器驱动输出功率管,增大了功率管栅极调节电压摆幅,减小了功率管尺寸和LDO压差电压。该放大器同时增大了LDO的环路增益和对功率管栅极的充放电电流,从而改善了瞬态响应性能。为了不牺牲环路增益带宽和芯片面积,并且保证LDO在整个负载电流区间内保持稳定,提出了一种负载电流分区频率补偿方法。仿真结果表明,在负载电容为200 nF,负载电流范围为0～200 mA时,设计的LDO相位裕度均大于53^o。在相同功率管尺寸情况下,采用大摆幅高增益放大器可以将LDO最大输出电流能力提高到两倍以上。当负载电流从10 mA跳变到200 mA时,LDO输出电压恢复时间小于6.5μs。设计的LDO电路面积为120μm×264μm,满载时电源效率为97.76%,最小压差电压为50 mV。     

一种新颖的LDO线性稳压器

设计了一种新颖的LDO线性稳压器.该LDO工作于负电源,具有微功耗、自身固定-5 V输出、外接反馈电阻可实现可调输出等特点.基于0.6 μm SOI CMOS工艺进行流片.测试结果表明,该电路输入电源电压VIN为-2～-18 V,可调输出电压为-1.3 V～VIN+0.5 V@Iour=15mA.该LDO功耗低,室温下空载静态电流约4.8μA,并且几乎不随VIN变化.内部带隙电压基准采用β二阶补偿,结构简单,温度系数为1.28×10-5/℃.线性调整率为0.015％,负载调整率为0.85 Ω.     

一款采用超前相位补偿技术的低压差线性稳压器

设计了一种具有高稳定性、能够驱动较大负载电流的低压差线性稳压器(LDO)电路,输入电压为3.0~6.0 V,输出电压为2.8 V。采用超前相位补偿技术,产生一组零极点对,零点补偿前面环路中的极点,使得LDO电路具有稳定的环路结构,得到稳定的输出电压。基于CSMC 0.25μm EN BCDMOS工艺完成电路和版图的设计。电路仿真结果表明电路的负载调整率为0.03%/A,线性调整率为0.13%/V,最大驱动的负载电流为10 mA。在不同负载条件下,LDO环路的最差相位裕度能够达到64.1°。     

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。     

0.13μm BiCMOS低压差线性稳压器

设计了一种0.13μm BiCMOS低压差线性稳压器(LDO),包括BiCMOS误差放大器、带软启动的BiCMOS带隙基准源、"套筒式"共源-共栅补偿电路等。为了改善线性瞬态响应性能,在BiCMOS误差放大器的前级设置了动态电流偏置电路。由于所设计的BiCMOS带隙基准源对温度的敏感性较小,故能为LDO提供高精度的基准电压。对所设计的LDO进行了工艺流片。流片测试结果表明,该LDO可提供60 mA的输出电流且最小压差只有100 mV。测试同时验证了所设计LDO的负载和瞬态响应都得到改善:负载调整率为0.054 mV/mA,线性调整率为0.014%,而芯片面积约为0.094 mm2,因此特别适用于高精度、便携式片上电源系统。     

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。     

一种高性能无片外电容型LDO设计北大核心CSCD

设计了一种高性能无片外电容型LDO线性稳压器.其中,EA采用推挽输出放大器设计,在静态时保持低功耗,瞬态响应时提供大的输出电流,提高LDO的响应速率.高环路增益使LDO电路具有很高的稳压精度;采用零点补偿技术,保证了LDO环路稳定性.LDO采用0.13μm CMOS工艺设计,仿真结果表明,在1.2V^2.0V输入电压下,LDO输出稳定的1.0V电压,输出负载电流为50μA^100mA,最大负载电容可达到100pF,低频PSR为-67.5dB@100mA^-85.5dB@50μA,负载调整率0.8μV/mA,LDO的静态电流为50μA,整体版图面积为0.016 3mm2.     

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.     

一种带阻抗补偿的低功耗低压差线性稳压器

为了解决典型低压差线性稳压器(LDO)在全负载范围内的稳定性问题,采用了低阻抗设计的缓冲器来驱动调整管,即采用动态分流反馈偏置技术来降低缓冲器的输出电阻,以将调整管栅极处的极点推向更高的频率范围且不消耗大电流。完成了一款在全负载范围内有足够相位裕度的低功耗LDO的设计,并采用HHNEC 0.18μm CMOS工艺实现版图设计,芯片的尺寸为150μm×120μm,输出电压为1.8 V,空载静态电流为5μA,额定电流为20 mA。与普通的LDO相比,本款LDO具有更高的相位裕度和更好的瞬态特性,在全负载范围内相位裕度的最小值大于65°,负载调整率小于2%。