CMOS低压降线性稳压器（LDO）的稳定性及频率补偿技术

论文摘要

本文重点研究了LDO线性稳压器的系统稳定性问题及其频率补偿方法。在此基础上设计了一款响应速度快,稳定性好的LDO电路并进行了仿真。论文在全面深入剖析了LDO线性稳压器产生系统不稳定的各种因素后,着重讨论了五种不同的解决LDO系统稳定性问题的频率补偿方法,并对它们各自的优缺点进行了充分的分析和对比。本文还特别讨论了一种新型实用的频率补偿方法,这种方法和以往的频率补偿方法不同,它不需要电路外接ESR电阻进行频率补偿,而是在芯片内部产生一个随负载电流变化的零点,从而实现了系统的主、次极点的分离,增加了系统的相位裕度,使系统更加稳定。运用这种频率补偿法所设计出的LDO具有响应速度快,稳定性好,节省空间等优点,并且具有更高的负载调整率。本文采用此方法进行了实际的LDO电路的设计和仿真,采用标准的CSMC 0.6μm CMOS工艺,电路的仿真分析基于BSIM3V3 Spice模型,仿真器为Hspice。仿真结果表明:这种新型实用的频率补偿方法实用有效,很好地解决了由负载电流变化所引起的系统稳定性问题,使LDO线性稳压器受负载电流的影响大为降低,达到了预期的目标。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 电源管理电路的分类
• 1.2 LDO 线性稳压器的典型应用
• 1.3 电源管理电路的发展趋势
• 1.4 本文的工作
• 第二章 LDO 线性稳压器的基本理论
• 2.1 LDO 的工作原理
• 2.2 LDO 的电路工作过程
• 2.3 LDO 的性能指标
• 2.4 小结
• 第三章 LDO 的稳定性分析
• 3.1 负反馈系统的稳定性判据
• 3.2 LDO 系统的稳定性分析
• 3.3 小结
• 第四章 LDO 的频率补偿方法与实现
• 4.1 频率补偿方法概述
• 4.2 输出电容上的寄生电阻（ESR）补偿法
• 4.3 反馈环路中的压控电流源频率补偿法
• 4.4 增加缓冲级隔离的频率补偿法
• 4.5 跟踪负载电流变化的频率补偿法
• 4.6 增加可变调零电阻的Miller 频率补偿法
• 4.7 本文采用的一种新型实用的频率补偿法
• 4.8 小结
• 第五章 LDO 的电路设计与仿真
• 5.1 基准电压源的设计
• 5.1.1 基准源电路（Voltage Reference）的原理分析
• 5.1.2 电路结构与工作原理
• 5.1.3 实际电路设计与仿真
• 5.2 误差放大器的电路设计（Error Amplifier）
• 5.2.1 电路结构及原理
• 5.2.2 整体电路的仿真与分析
• 5.3 功率管的设计（The Series-pass Element）
• 5.3.1 功率管的类型
• 5.3.2 功率管的选取
• 5.3.3 功率器件尺寸对电路设计的影响
• 5.4 保护电路模块设计
• 5.4.1 过流保护电路的设计
• 5.4.2 过热保护电路的设计
• 5.5 频率补偿电路的设计与仿真
• 5.5.1 动态 Miller 频率补偿技术电路的电路
• 5.5.2 动态 Miller 补偿电容的实现
• 5.5.3 LDO 整体电路的仿真与稳定性分析
• 5.6 小结
• 第六章 总结
• 致谢
• 参考文献
• 在读期间研究成果