如何使用多相降壓型脈沖寬度調(diào)制控制器設(shè)計(jì)LDO

　　隨著智能化理念深入生活的方方面面，各類終端產(chǎn)品有了更高的應(yīng)用需求，對(duì)于電源管理芯片的要求也就隨之提高。在所有電源管理方案中，低壓差線性穩(wěn)壓器（Linear Voltage Regulator，LDO）越來(lái)越備受矚目。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在電源芯片應(yīng)用上，LDO市場(chǎng)份額高達(dá)20%。

　　本論文設(shè)計(jì)了一款適用于某多相降壓型脈沖寬度調(diào)制控制器的LDO。該LDO輸入電壓范圍在3-l0V，當(dāng)電源電壓在3V-6V之間，LDO進(jìn)入臨界壓差（dropout）電壓域，在6V-10V之間，輸出電壓穩(wěn)定在5.5V左右。綜合LDO的工作原理和多相降壓型脈沖寬度調(diào)制控制器對(duì)LDO的要求，設(shè)計(jì)了LDO的各組成模塊，包括帶隙基準(zhǔn)電壓源（Band Gap Reference，BGR）、誤差放大器（ErrorAmplifier，EA）、功率管（Pass Transistor）、輔助電路等。設(shè)計(jì)采用華虹0.35umBCD工藝，利用Cadence的SPECTRE軟件對(duì)各組成模塊和整體LDO電路進(jìn)行仿真。最后設(shè)計(jì)了LDO的版圖。

　　本設(shè)計(jì)創(chuàng)新之處在于：針對(duì)功率管上電啟動(dòng)時(shí)存在漏極電流偏大導(dǎo)致電路功耗增加的問題，提出一種啟動(dòng)沖擊電流抑制電路，引入一個(gè)NMOS管，通過(guò)其源極向功率管柵板注入電荷，提高功率管柵極電壓，很好地抑制了功率管在上電啟動(dòng)過(guò)程中漏極電流較大的問題，降低了電路功耗。另外，為更好地穩(wěn)定BGR的輸出電壓，采用電流型放大器，形成兩路環(huán)路結(jié)構(gòu)，并強(qiáng)制兩路電流相等，使基準(zhǔn)輸出更穩(wěn)定，且與采用電壓型放大器相比節(jié)省了面積。

　　對(duì)LDO整體電路進(jìn)行TT、SS、FF多工藝角仿真，結(jié)果表明：當(dāng)溫度在-40℃一125C之間變化時(shí)，LDO輸出電壓變化最大值在47mV左右，溫度系數(shù)約為52ppm/C。多工藝角下的電源電壓抑制比（Power Supply Rejection Ratio，PSRR）在低頻條件下最小值為-40dB左右，最大值為-8ldB左右。線性調(diào)整率約為1.6mV/V。當(dāng)負(fù)載電流在0-100mA之間時(shí)，其負(fù)載調(diào)整率為0.034mV/mA。在滿載條件下，相位裕度為71，系統(tǒng)較為穩(wěn)定。dropout電壓值為0.16V左右。LDO靜態(tài)電流值為0.36mA。綜合各個(gè)性能參數(shù)，本文的LDO實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)目標(biāo)，達(dá)到了多相降壓型脈沖寬度調(diào)制控制器的要求。