应用于CMOS图像传感器的带保护LDO电路的设计

随着CMOS图像传感器(CIS)的广泛应用,低功耗、高集成化、高稳定性成为其发展趋势,低压差线性稳压器(LDO)因体积小、功耗低、噪声低及电源抑制比高等优点而满足芯片供电需求.为了避免传统电源在芯片异常时仍持续工作致使功耗增加或芯片烧毁,设计了一种可应用于CMOS图像传感器的LDO电路,并加入了LDO的保护电路结构.该保护电路具有欠压保护与过流保护的功能,并能够通过数字电路对LDO进行使能控制.基于0.11 μm CMOS工艺平台对LDO及其保护电路进行仿真与分析,完成了该工艺下电路版图的绘制和验证.     

一种具有过温与过流保护功能的LDO

为了防止功率管的功耗过大导致芯片受损,采用SMIC 0.18 μm CMOS工艺,设计了一种具有过温与过流保护功能的低压差线性稳压器。仿真结果表明,LDO电路具有良好的线性调整率和负载调整率,过温、过流保护电路能够实现对电路的保护。在过热、过流或负载短路的情况下,降低系统的功耗,且当故障排除后,可自动恢复工作。在2～3.6 V的输入电压范围内,电路的稳定输出电压为1.8 V,电源调整率不超过0.194‰,负载调整率不超过1.1‰。     

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LDO新型过流保护电路设计

采用一种用于低压差线性稳压器(LDO)的过流保护设计方案来设计电路,通过"屏蔽电路"屏蔽过流信号,使得LDO不因为过流信号的干扰而中断。在屏蔽期间可以根据电流大小及时调整是否关断功率管,保证了功率管的安全性。使得新型过流保护电路可以更为高效安全的运行。     

一种低功耗无电容型LDO的设计

提出了一种片上集成的低功耗无电容型LDO(low drop out)电路。该电路采用折叠型cascode运放作为误差放大器,通过消除零点的密勒补偿技术提高了环路稳定性;并在电路中加入了一种新的限流保护结构以保证输出电流过大时对LDO的输出进行保护。此外,在电路中加入了省电模式,可在保持LDO输出1.8 V情况下节省大于70%的功耗。该设计采用HHNEC 0.13μmCMOS工艺,仿真结果显示:在2.5~5.5 V电源供电、各个工艺角及温度变化条件下,LDO输出的线性调整率小于2.3 mV/V,负载调整率小于14μV/mA,温度系数小于27×10-6/℃;在正常工作模式下,整个LDO消耗85μA电流;在省电模式下仅消耗23μA电流。     

一种基于LDO稳压器的带隙基准电压源设计

设计了一种结构简单的基于LDO稳压器的带隙基准电压源.由于目前LDO芯片的面积越来越小,所以在传统带隙基准电压源的基础上,对结构做了简化及改进,在简化设计的同时获得了高的性能.该带隙基准使用三极管作为运算放大器的输入,同时省去了多余的等效二极管,并将此结构应用于LDO结构中.对带隙基准的仿真结果表明,在5 V的电源下,产生25×10-6/℃温度系数的带隙基准电压.低频时电源抑制比为138dB.将该带隙基准结合缓冲器应用于LDO稳压器中,对LDO的仿真结果表明,负载特性良好,相位裕度为63.3度.线性负载率也符合要求.此电路简单可行,可适用于各种LDO芯片中.     

一种用于低压降稳压器频率补偿的压控电流源

利用小信号压控电流源(VCCS)电路产生所需零点,是一种先进的低压降稳压器(LDO)频率补偿方法。文章分析了VCCS频率补偿方法的原理和VCCS电路对LDO的瞬态响应及电源抑制(PSR)特性的改善作用,并提出了一种新的VCCS电路结构。该电路结构功耗低、占用面积小,在直到5 MHz的频率范围内,都有近乎理想的性能。采用这种结构的VCCS电路,基于0.5μm CMOS工艺,设计的一款300 mV压降,2.5 V输出电压,最大100 mA输出电流的LDO电路,具有很好的频率响应、瞬态响应和电源抑制特性。该LDO电路所用全部片上电容的总值不到1pF。     

高性能低压差线性稳压器的研究与设计

为适应低压低功耗应用的需要,提出了一种高性能低压差(LDO)线性稳压器。通过改进稳压器的电路结构和版图设计,引入高精度电路微调技术和完善的过热、过流和过压保护功能,稳压器性能得到了明显的改善。Spectre仿真结果表明,设计构成的LDO输出电流典型值达到3.0 A,最低压差可达1.3 V,电压调整率为0.015%,负载调整率为0.05%。电路的主要性能均已达到设计目标,可在4μm 700 MHz双极工艺下实现。     

应用于红外焦平面读出电路的片上LDO设计

低压差线性稳压器(low-dropout voltage regulator,LDO)由于具有响应速度快、芯片面积小、低输出噪声的优点,很适合作为电源模块集成到红外焦平面读出电路的系统中。设计了一款低噪声、带buffer和密勒补偿的LDO结构的线性电源,芯片采用CSMC 0.6 μm CMOS工艺设计,在Hspice上对电路模块进行了仿真验证。仿真结果表明,该LDO在50 kHz、3.3~5 V的电源电压下,线性调整率最大为10 mV/V,电源抑制比(PSRR)为50 dB,负载电流可达到100 mA。     

带使能端及保护电路的LDO设计

设计了一种带有使能端以及保护电路的低压差线性稳压器(LDO)。这种基于传统结构、带有使能端的LDO可在系统电路不工作时被关断,以减小电路功耗。使能信号可由数字模块输出。该LDO带有过流保护、短路保护以及过温保护电路,在过流、过温以及短路时能受到保护,避免电路被损坏。基于CSMC 0.5 μm单阱工艺完成电路设计,输入电压为5 V,输出电压为3 V,最大输出电流为100 mA,输出瞬态电压最大变化为4.26 mV。     

一种新型过流保护电路设计

与多数以"中断"模式实现保护不同,文章提出了一种用于低压差线性稳压器(LDO)的过流保护电路设计新方案,通过"屏蔽电路"屏蔽过流信号,使LDO不因过流信号干扰而中断运行。为了防止屏蔽时间内的过大电流烧毁功率管,提供过大电流关断电路,当屏蔽时间内负载电流太大可能瞬间烧毁功率管时能及时关断功率管,保证功率管的安全。该电路的屏蔽时间可以根据需要设定。CSMC0.5μmBiCMOS工艺Cadence spectre仿真结果表明,改进后的过流保护电路能有效屏蔽设定时间内的过流信号,扩大了正常工作区的范围,保证了LDO更高效安全地运行。     

带修调的高稳定LDO线性稳压器

提出了一种新型高稳定LDO电路。该电路采用折叠型共源共栅运算放大器作为误差放大器,通过消除零点的密勒补偿技术提高环路稳定性;并在反馈电路中加入一种新的电压调整模块,以保证输入参考电压在一定范围内发生偏离时都能得到相同的输出电压。基于0.8μm 40VBCD工艺,对提出的LDO电路进行了HSPICE仿真验证。结果表明,在输入参考电压发生±17%的变化时,输出电压仅变化±3.8%。     

一种衬底波纹注入的宽频带高PSR无片外电容LDO

基于40 nm CMOS工艺,设计了一种具有高频高电源抑制(PSR)的无片外电容 低压差线性稳压器(LDO)电路。电路采用1.1 V电源供电,LDO输出电压稳定在0.9 V。仿真结果表明,传统无片外电容LDO电路的PSR将会在环路的单位增益 频率(UGF)处上升到一个尖峰,之后才经输出节点处的电容到地的通路开始降低,最高时PSR甚至大于0 dB。采用新型的衬底波纹注入技术的LDO能很好地抑制PSR的尖峰,可以做到全频段都在-20 dB以上,相比传统结构,尖峰处的PSR提高了20 dB以上。该LDO适用于需要低电压供电的射频电路。     

基于LDO电压调整器的带隙基准电压源设计

设计一款应用于电压调整器（LDO）的带隙基准电压源。电压基准是模拟电路设计必不可缺少的一个单元模块,带隙基准电压源为LDO提供一个精确的参考电压,是LDO系统设计关键模块之一。本文设计的带隙基准电压源采用0.5μm标准的CMOS工艺实现。为了提高电压抑制性,采用了低压共源共栅的电流镜结构,并且在基准内部设计了一个运算放大器,合理的运放设计进一步提高了电源抑制性。基于Cadence的Spectre进行前仿真验证,结果表明该带隙基准电压源具有较低的变化率、较小的温漂系数和较高的电源抑制比,其对抗电源变化和温度变化特性较好。     

可用于音频功放的过温保护电路设计

在分析温度对集成电路芯片工作可靠性、安全性影响的基础上,利用与温度成正比的PTAT电流和负温度系数的PN结电压,设计了一种低功耗的过温保护电路.该电路结构简单、工艺兼容性好、具有良好的移植性,可以应用于音频功放及各类集成电路芯片中.同时该电路还具有温度的迟滞特性,可以更好地保护芯片,避免振荡的产生.0.35 μm Cadence Specture仿真结果表明,该电路功耗低且可以实现高精度的过温保护功能.     

基于P-MOSFET的低压差稳压电源的研究

低压差稳压电源以低功耗、高效率、低噪声、低干扰、体积小、重量轻等显著特点,深受人们的青睐,本文首先介绍了基于P-MOSFET的低压差稳压电路的工作原理,并通过分析运放的增益曲线说明系统的稳定性。接下来介绍了一种低压差稳压电路的驱动芯片的工作原理以及设计方法。并通过实验验证了稳压电路,设计出来的电路简单可靠。     

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。     

一种低压CMOS LDO稳压电源电路

提出了一种低压CMOS LDO稳压电源电路。与常规CMOS LDO稳压电源电路相比,该电路有两个主要特点:引入了低压带隙基准电路;将带隙基准电路置于串联稳压管后端。通过上述设计,提出的稳压电源电路能在输出电压较低的情况下提供较稳定的输出,同时也能提供稳定的偏置电压及具有较高PSRR的基准输出。对电路进行了仿真,并给出了仿真结果。     

An Output-Capacitorless Low-Dropout Regulator With Direct Voltage-Spike Detection

An output-capacitorless low-dropout regulator (LDO) with a direct voltage-spike detection circuit is presented in this paper. The proposed voltage-spike detection is based on capacitive coupling. The detection circuit makes use of the rapid transient voltage at the LDO output to increase the bias current momentarily. Hence, the transient response of the LDO is significantly enhanced due to the improvement of the slew rate at the gate of the power transistor.