一种时钟频率控制开关的低压差线性稳压器
发布时间:2019-07-12 11:34:18来源:
随着便携式电子设备、笔记本电脑、通讯以及汽车电子的产量大幅度增长,越来越多的产品使用电池作为能源。由于电池的电压随使用时间和条件发生变动以及便携式电子设备系统中对多电压的要求,电源管理应运而生。电源管理一般分为三大类:低压差线荷泵(chargepump),开关稳压器(switchingregulator)。LDO具有外部引脚少,低输入输出噪声,成本低等优点,在2006年市场销售量中占57%,预计在未来5年中,低压差线性稳压器(LDO)仍是转换器/稳压器1C领域中比较大的一部分时钟频率开关的低压差线性稳压器由频率控制电源开关电路和带使能的LD0两部分组成。频率控制电源开关电路监控ADC的时钟频率,当时钟频率小于休眠频率时对LD0发出休眠信号,使整个ADC休眠。这样使得ADC在不增加引脚数量的前提下,增加了休眠功能,同时也简化了芯片控制和互联。
本文第2章详细介绍带使能的LD0结构以及各部分的电路设计,第3章研究如何使用电荷泵监控时2带使能的低压差线性稳压器设计低压差线性稳压器基本结构由电压、误差放大器、旁路元件和反馈网络四大部分组成。在基本结构基础上对LDO增加使能功能。
管(Zenerdiode)。在CMOS工艺中,一般使用带隙电压源产生电压。反馈网络一般采用电阻分压的形式,将输出电压通过电阻分压,与电压进行比较。当电压及额定输出电压确定后,两个电阻的比值就确定了。
有五种基本结构可以作为旁路元件,他们分别是NPNDarlington、NPN发射极跟随、共射极横向PNP、NM0S源跟随和共源极PM0S.根据工艺条件和对LD0性能的要求选择拓扑结构。使用PM0S和PNP结构可以构成低压差电路,压差大约为0.1V和04V.而其他的三种结构的压差比较低约为0.8V到1.2V.在低电压电池电源的应用中,PM0S结构比PNP结构具有低压差和低工作电流(groundcurrent)的优点。这两个优点使得采用PM0S结构的LD0能够延长电池的使用寿命121.误差放大器的设计主要从输出阻抗、增益、带宽、输出压摆率、输出电压摆幅和静态电流等方面考虑。
误差放大器可由单级运放也可由多级运放组成。总的来说,运放的设计中需要保持较小的静态电流以提高效率,然而较小的静态电流限制了运放的带宽和压摆率。所以我们需要在性能和功耗中权衡来设计运放。
提供,有效时与VDD联通,无效时悬空,并非高电压和低电压的关系。LD0不工作时,EN断开,丽供电,电压比电源电压VDD略低。此时误差放大器无电流,旁路元件PMOS关闭。由于误差放大器结构,误差放大器的输出电压为较高电压时,电流会从误差放大器输出流向误差放大器的电源,所以加入一个f输门,在LD0不工作时阻断误差放大器的输出和丽。
当LD0正常工作时,误差放大器由EN供电,传输门打开,I瓦悬空,旁路元件PM0S电流由误差放大器输出决定。
2.1误差放大器误差放大器的设计关系到整个LD0的性能和稳定,所以设计误差放大器之前需要对整个LD0系统进行频率响应分析。
负载下的系统模型见。其中包括了决定系统稳定性的几个内在要素:误差放大器、旁路元件、反馈电阻、输出电流和相联系的阻抗、输出电容和相联系为了分析的需要,反馈环路在A点打开,令Z是在V,ul看到的阻抗,旁路电容,扎是从V%,看回稳压器的电阻。
其中R,是旁路元件的输出阻抗。负载队的输出电路通常忽略,因为它比R、大的多。如果假设C,比Cb大,则Z可以近似为华斯亮,刘岩,王东辉,等。一种用于A/D转换器的低电压CMOS带隙电压基准源。微电子学与计算机。