随着诸如汽车电子、微处理器等应用系统愈发复杂,需要安培级大电流的场合也越来越多。LDO凭借结构简单、成本低、高电源纹波抑制能力以及快速瞬态响应能力等优点,逐渐占据了过去由开关电源把持的1~5A的应用领域。如今的电源和热管理趋势是尽可能降低电源电压以减小静态功耗,这会导致MCU和DSP等负载电路对电源电压的变化更为敏感。因此,安培级LDO系统设计中的一个重大挑战是在高摆率负载电流转换期间将输出电压的波动控制在一定的容差范围内。基于以上需求,本文主要通过以下四种途径来增强安培级大电流LDO系统的瞬态响应能力:(1)设计双反馈环拓扑结构:利用全局电压模式反馈环实现高稳态精度,并利用次级电流模式反馈环提高负载电流由低到高跳变时环路的瞬态响应,从而降低LDO的输出电压跌落值和响应时间。(2)设计负载电流泄放支路:当负载电流由高到低跳变时,开启额外的负载电容放电路径以钳位输出电压尖峰并减小建立时间。(3)设计动态偏置电路:检测负载电流突变时输出电压的变化,从而动态地改变功率管栅极驱动电流,进一步增强功率管栅极处摆率并提高电流利用效率。(4)内部集成NMOS功率管:相对于PMOS功率管,驱动相同的负载电流时消耗更小的功率管面积,这减小了栅极寄生电容。同时,驱动最大负载电流时将NMOS功率管置于线性区,进一步降低了功率管尺寸。基于0.18μm BiCMOS工艺对LDO整体电路进行设计,后仿真结果表明:驱动1.5A负载电流时压差电压仅100mV;空满载跳变时(1A/μS),上冲电压仅8mV、下冲电压仅30mV,建立时间均少于10μS且FOM值0.049nS。