摘要: 当今社会，电子信息科学的发展日新月异，电源管理技术在作为集成电路技术的关键技术之一，作用尤为重要。电源管理芯片的高性能、低成本是目前芯片市场发展的重要方向。LDO低压差线性稳压器（LDO，Low Dropout Regulator）因其低噪声、高电源抑制比、... 展开 当今社会，电子信息科学的发展日新月异，电源管理技术在作为集成电路技术的关键技术之一，作用尤为重要。电源管理芯片的高性能、低成本是目前芯片市场发展的重要方向。LDO低压差线性稳压器（LDO，Low Dropout Regulator）因其低噪声、高电源抑制比、低功耗和外围电路简单等优点被广泛应用于各种直流稳压电路中。与传统的LDO相比，无电容型LDO由于无需连接片外大电容的结构特点，更加便于SoC集成且成本更加低廉，但是因为取消了片外大电容，瞬态特性跟稳定性成为电路设计的双重挑战。 本文首先分析了LDO的基本工作原理，明确设计的性能指标，重点研究了传统LDO和无电容型LDO的瞬态响应特性，并在此基础上设计了一款瞬态增强的无电容型LDO，传统LDO结构包含带隙基准源、误差放大器、功率管等基本模块。本文设计电源系统在传统LDO结构上增加了瞬态增强电路，无需片外电容的情况下，可以实现自适应负载变化的功能。当电路正常工作时，功率管栅端只需提供小电流即可正常工作，并不会占据过多的静态电流，当负载电流发生瞬变时，瞬态增强电路基于电流镜电路将输出端负载电流的变化反映给控制信号，产生额外所需电流给输出管的栅极，提高了功率管栅端的压摆率从而抑制了输出电压的过冲和俯冲。本文设计的瞬态增强的无电容型LDO改善了无片外电容LDO的负载瞬态响应速度，另外还加入了过温保护电路，提高了整体电路的可靠性。 本文的电路设计基于UMC90nm CMOS工艺，在Cadence spectre平台下进行电路搭建和仿真。仿真结果表明，瞬态增强的无电容型LDO电路的工作电压为1.2V～1.8V，输出电压稳定在1V，负载发生瞬变时，过冲电压和俯冲电压小于50mV，重回稳态时间均少于2μs。 收起