论文部分内容阅读
DC/DC变换器已广泛应用于移动电子系统中,如移动通信终端、便携式电脑、PDA等。LDO(Low Dropout)线性稳压器属于DC/DC变换器中的降压变换器,它具有结构简单、成本低廉、低噪声、低功耗及较小的封装尺寸等突出优点,另外它的外围器件也很少,通常只有1~2个外接电容。 电源转换效率是LDO线性稳压器的一个重要指标。它的电源转换效率定义为:η=IoV0/(Io+Iq)V1×100%,式中I0是输出电流,V0为输出电压,Iq为静态工作电流,V1为输入电压。要提高效率,必须降低输入输出压差VDropout和静态电流Iq。一般的设计中静态电流的典型值为40~100μA,压差为200~400mV。目前市面上的LDO产品,通常的转换效率仅可以达到65%~75%。然而,在便携电子产品中,丰富的功能对功耗的要求与电池的使用时间之间的矛盾越来越突出,这就要求电源具有极高的转换效率。 同时,LDO工作的温度范围一般为—20~80℃,但在一些应用,如汽车电子、环境探测中,要求LDO在更宽的温度范围内(—40~120℃)都能稳定地为电子系统提供电源。虽然在LDO芯片内部有过热保护模块(Thermal),可以确保芯片在温度达到上限时,自行关断。然而,在高温的条件下(未达到温度上限时),也要确保LDO芯片内部,尤其是误差放大器模块(Error Amplifier)不会误关断。这便要求芯片内部的软启动电路能够确保高温时电路仍能正常工作,不应该误关断误差放大器。 另外,稳定性也是LDO的关键指标。传统的LDO采用输出电容上的等效串联电阻(Equivalent Series Resistance,ESR)来产生零点与调整管栅极上的极点相互抵消的办法使系统稳定。通常,主极点在输出极点,它会随着不同的负载情况而变化。所以,频率响应在一个固定的负载电流条件下有一个最优化的值,这也使得线性稳压器的负载电流被限制在很小的范围内。另外,ESR容易受环境如温度、电源电压等的影响而会限制稳压器的性能。 因此,针对上述提出的性能指标,本文采用工作在亚阈值区的全CMOS技术,