安培级LDO快速瞬态响应的研究

发布时间：2021-07-24 10:17

　　随着诸如汽车电子、微处理器等应用系统愈发复杂,需要安培级大电流的场合也越来越多。LDO凭借结构简单、成本低、高电源纹波抑制能力以及快速瞬态响应能力等优点,逐渐占据了过去由开关电源把持的1⁵A的应用领域。如今的电源和热管理趋势是尽可能降低电源电压以减小静态功耗,这会导致MCU和DSP等负载电路对电源电压的变化更为敏感。因此,安培级LDO系统设计中的一个重大挑战是在高摆率负载电流转换期间将输出电压的波动控制在一定的容差范围内。基于以上需求,本文主要通过以下四种途径来增强安培级大电流LDO系统的瞬态响应能力:（1）设计双反馈环拓扑结构:利用全局电压模式反馈环实现高稳态精度,并利用次级电流模式反馈环提高负载电流由低到高跳变时环路的瞬态响应,从而降低LDO的输出电压跌落值和响应时间。（2）设计负载电流泄放支路:当负载电流由高到低跳变时,开启额外的负载电容放电路径以钳位输出电压尖峰并减小建立时间。（3）设计动态偏置电路:检测负载电流突变时输出电压的变化,从而动态地改变功率管栅极驱动电流,进一步增强功率管栅极处摆率并提高电流利用效率。（4）内部集成NMOS功率管:相对于PMOS... 

【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：66 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

微处理器电源电压发展趋势

此不需要高性能电源稳压模块。然而，由于工作电压下降、时钟速度加快及负载电流增大，当前的微处理器迫切需要具有快速负载瞬态响应能力的电源稳压模块来确保较窄的电源电压容差。否则，当电路从一种模式切换到另一种模式，供电电压的波动可能导致电路逻辑紊乱，甚至击穿 MOS 管，造成整个芯片失效。LDO 凭借结构简单、成本低、高电源纹波抑制能力、低输出噪声以及快速瞬态响应等优点，在整个电源管理芯片中占有最高的市场份额。随着诸如汽车电子、微处理器等应用系统的愈发复杂，需要安培级大电流的场合也越来越多，LDO 凭借以上优点逐渐占据了过去由开关电源把持的 1~5A 的应用领域。图 1-2 是笔者对当前国内外知名模拟 IC 厂商具有的 LDO 产品型号数量以及 1A 以上 LDO 产品数量的统计。对于安培级 LDO，尺寸巨大的功率管引入的寄生电容限制了电路的瞬态性能，导致负载电流转换期间出现大的输出电压波动。因此，提高安培级 LDO 的瞬态响应能力成为当前的研究热点之一。

【参考文献】：
期刊论文
[1]一种快速瞬态响应双环路LDO稳压器的设计[J]. 骞海荣,邹雪城,陈卫洁,涂熙.  微电子学. 2007(01)

博士论文
[1]瞬态增强的无电容型LDO设计[D]. 邹志革.华中科技大学 2008

硕士论文
[1]高稳定性快速瞬态响应片上集成LDO的研究与设计[D]. 李旭.西南交通大学 2017
[2]一种快速瞬态响应、高效率、高稳定性LDO芯片的设计[D]. 何泽炜.电子科技大学 2015
[3]负载跟随补偿的大功率LDO[D]. 曾蕴浩.复旦大学 2012
[4]大负载超快速负载瞬态响应低漏失CMOS线性稳压器[D]. 李庆委.西安电子科技大学 2011
[5]一种大电流、高稳定性的LDO线性稳压器的研究与设计[D]. 封鲁平.电子科技大学 2010



本文编号：3300461