一种压控电流源补偿的低压差线性稳压器设计

发布时间：2019-08-28 21:34

【摘要】：随着科技的发展,越来越多的电子产品涌现到人们的生活中,这为人们带来了便利的同时,也极大的提高了生活水平。同时消费者对电子产品的期望也越来越高,对体积、便携程度、续航能力、安全性等性能方面的要求也更加苛刻。电子零件中电源的地位尤为重要,因为它是电子设备正常运行的重要保障。在设计者不断的努力之下,越来越多高性能、功耗低、体积小、带负载能力强的电源管理芯片被设计出来。现在市场占有份额最高的两种电源管理芯片分别是DC-DC转化器(直流-直流转换器,也就是变压器)和LDO(Low Dropout Linear Voltage Regulator,低压差线性稳压器)。这两种电源芯片应用广泛,各种便携设备中都有他们的身影。本文在介绍两种电源芯片各自的原理、优缺点、带负载能力以及具体应用中的差异的同时,着重阐明了压控电流源补偿低压差线性稳压器在电源芯片中的重要地位和未来的研究方向。LDO环路由于自身稳定性差,所以每个LDO电路中都需要额外的频率补偿电路以增强稳定性。传统的补偿方式主要有两种,ESR(Equivalent Series Resistance)补偿和Miller补偿。本课题通过分析其传递函数、零极点位置、补偿位置是否精确和是否需要大的片上电容补偿等方面,总结了两种补偿方式各自的优缺点。这两种传统补偿方式很容易实现,并且在早期的应用中,都发挥了重要的作用,但其本身却存在着不可克服的缺点。所以本设计采用了一种较为新颖的补偿方式——压控电流源补偿。这种补偿方式中的压控电流源模块由跨导增强型放大器、片上电容(0.9p F)和电流镜组成。其中跨导增强型放大器的作用是将模块产生的额外极点放置在带宽范围外足够远处,电流镜和片上电容共同确定了零点的位置。本文详细研究了压控电流源补偿方式的补偿原理,验证了压控电流源模块在不引入额外极点的情况下在环路中精确补偿一个零点的正确性。本课题设计了一个采用压控电流源作为频率补偿电路的LDO。仿真结果显示,LDO在负载变化范围内(30m A—300μA)相位裕度大于45°,PSRR值保持在70d B以上,静态功耗112μA,版图面积220×150μ8)2。其具有片上电容小,静态功耗低,频率补偿稳定等优点。
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TM44

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本文编号：2530398