邹静,杨维明,蒋师,刘雪

(湖北大学物理学与电子技术学院,湖北 武汉 430062)

对采用电池供电的便携式设备而言,高性能、高效率的电源管理芯片必不可少.在电源管理芯片中,低压差线性稳压器( low dropout voltage regulator,LDO)通常位于DC-DC变换器之后,为模拟电路等对电源噪声和稳定度要求较高的电路提供电源电压[1].因此,电源电压抑制比(power supply rejection ratio,PSRR)和噪声是LDO的两个重要指标.近年来学术界和工业界提出了许多提高LDO PSRR的技术.比如,在LDO的输入端增加RC滤波电路、两个LDO级联[2]、利用NMOS和PMOS级联构成功率管[3]等.这些方法简单实用,但会增加LDO的最小压降,降低LDO的效率.为提高效率,文献[4]用电荷泵驱动NMOS功率管,但引入电荷泵会增加设计复杂度,增加输出噪声.本文中针对这种需求设计了低噪声、高PSRR的LDO线性稳压器,并设计出合适的频率补偿方案,保证整体电路的稳定性[1].

1 LDO的系统架构及电路设计

图1 PMOS功率管型LDO线性稳压器

1.1LDO系统的噪声分析基本的LDO线性稳压器包括误差放大器(error amp)、调整功率元件(pass element)、基准(voltage reference)与偏置电路以及反馈电阻网络[2].图1为PMOS功率管型LDO线性稳压器的基本结构图.

(1)

通常情况下,R1与R2的比值固定,所以优化噪声的有效方法是设计低噪声的带隙基准源.

图2 PMOS型LDO的PSRR交流小信号模型

1.2LDO系统的PSRR分析基准电压源产生的基准电压Vref以及电阻反馈网络产生的反馈系数直接影响该LDO线性稳压器的输出.只要保证反馈电阻的高度匹配和基准电压的稳定,就可以实现恒定的LDO输出电压.LDO线性稳压器的电源抑制比特性反映……