一種時(shí)鐘頻率控制開關(guān)的低壓差線性穩(wěn)壓器
發(fā)布時(shí)間:2019-07-12 11:34:18來源:
隨著便攜式電子設(shè)備、筆記本電腦、通訊以及汽車電子的產(chǎn)量大幅度增長(zhǎng),越來越多的產(chǎn)品使用電池作為能源。由于電池的電壓隨使用時(shí)間和條件發(fā)生變動(dòng)以及便攜式電子設(shè)備系統(tǒng)中對(duì)多電壓的要求,電源管理應(yīng)運(yùn)而生。電源管理一般分為三大類:低壓差線荷泵(chargepump),開關(guān)穩(wěn)壓器(switchingregulator)。LDO具有外部引腳少,低輸入輸出噪聲,成本低等優(yōu)點(diǎn),在2006年市場(chǎng)銷售量中占57%,預(yù)計(jì)在未來5年中,低壓差線性穩(wěn)壓器(LDO)仍是轉(zhuǎn)換器/穩(wěn)壓器1C領(lǐng)域中比較大的一部分時(shí)鐘頻率開關(guān)的低壓差線性穩(wěn)壓器由頻率控制電源開關(guān)電路和帶使能的LD0兩部分組成。頻率控制電源開關(guān)電路監(jiān)控ADC的時(shí)鐘頻率,當(dāng)時(shí)鐘頻率小于休眠頻率時(shí)對(duì)LD0發(fā)出休眠信號(hào),使整個(gè)ADC休眠。這樣使得ADC在不增加引腳數(shù)量的前提下,增加了休眠功能,同時(shí)也簡(jiǎn)化了芯片控制和互聯(lián)。
本文第2章詳細(xì)介紹帶使能的LD0結(jié)構(gòu)以及各部分的電路設(shè)計(jì),第3章研究如何使用電荷泵監(jiān)控時(shí)2帶使能的低壓差線性穩(wěn)壓器設(shè)計(jì)低壓差線性穩(wěn)壓器基本結(jié)構(gòu)由電壓、誤差放大器、旁路元件和反饋網(wǎng)絡(luò)四大部分組成。在基本結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上對(duì)LDO增加使能功能。
管(Zenerdiode)。在CMOS工藝中,一般使用帶隙電壓源產(chǎn)生電壓。反饋網(wǎng)絡(luò)一般采用電阻分壓的形式,將輸出電壓通過電阻分壓,與電壓進(jìn)行比較。當(dāng)電壓及額定輸出電壓確定后,兩個(gè)電阻的比值就確定了。
有五種基本結(jié)構(gòu)可以作為旁路元件,他們分別是NPNDarlington、NPN發(fā)射極跟隨、共射極橫向PNP、NM0S源跟隨和共源極PM0S.根據(jù)工藝條件和對(duì)LD0性能的要求選擇拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。使用PM0S和PNP結(jié)構(gòu)可以構(gòu)成低壓差電路,壓差大約為0.1V和04V.而其他的三種結(jié)構(gòu)的壓差比較低約為0.8V到1.2V.在低電壓電池電源的應(yīng)用中,PM0S結(jié)構(gòu)比PNP結(jié)構(gòu)具有低壓差和低工作電流(groundcurrent)的優(yōu)點(diǎn)。這兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)使得采用PM0S結(jié)構(gòu)的LD0能夠延長(zhǎng)電池的使用壽命121.誤差放大器的設(shè)計(jì)主要從輸出阻抗、增益、帶寬、輸出壓擺率、輸出電壓擺幅和靜態(tài)電流等方面考慮。
誤差放大器可由單級(jí)運(yùn)放也可由多級(jí)運(yùn)放組成??偟膩碚f,運(yùn)放的設(shè)計(jì)中需要保持較小的靜態(tài)電流以提高效率,然而較小的靜態(tài)電流限制了運(yùn)放的帶寬和壓擺率。所以我們需要在性能和功耗中權(quán)衡來設(shè)計(jì)運(yùn)放。
提供,有效時(shí)與VDD聯(lián)通,無效時(shí)懸空,并非高電壓和低電壓的關(guān)系。LD0不工作時(shí),EN斷開,麗供電,電壓比電源電壓VDD略低。此時(shí)誤差放大器無電流,旁路元件PMOS關(guān)閉。由于誤差放大器結(jié)構(gòu),誤差放大器的輸出電壓為較高電壓時(shí),電流會(huì)從誤差放大器輸出流向誤差放大器的電源,所以加入一個(gè)f輸門,在LD0不工作時(shí)阻斷誤差放大器的輸出和麗。
當(dāng)LD0正常工作時(shí),誤差放大器由EN供電,傳輸門打開,I瓦懸空,旁路元件PM0S電流由誤差放大器輸出決定。
2.1誤差放大器誤差放大器的設(shè)計(jì)關(guān)系到整個(gè)LD0的性能和穩(wěn)定,所以設(shè)計(jì)誤差放大器之前需要對(duì)整個(gè)LD0系統(tǒng)進(jìn)行頻率響應(yīng)分析。
負(fù)載下的系統(tǒng)模型見。其中包括了決定系統(tǒng)穩(wěn)定性的幾個(gè)內(nèi)在要素:誤差放大器、旁路元件、反饋電阻、輸出電流和相聯(lián)系的阻抗、輸出電容和相聯(lián)系為了分析的需要,反饋環(huán)路在A點(diǎn)打開,令Z是在V,ul看到的阻抗,旁路電容,扎是從V%,看回穩(wěn)壓器的電阻。
其中R,是旁路元件的輸出阻抗。負(fù)載隊(duì)的輸出電路通常忽略,因?yàn)樗萊、大的多。如果假設(shè)C,比Cb大,則Z可以近似為華斯亮,劉巖,王東輝,等。一種用于A/D轉(zhuǎn)換器的低電壓CMOS帶隙電壓基準(zhǔn)源。微電子學(xué)與計(jì)算機(jī)。