高性能LDO

高性能ldo概述

電源管理系統己成為當前積體電路產業發展中的一個熱點，也是一個必不可缺的技術。沒有電源管理，許多市場都將不存在。電源管理可使行動電話、筆記本電腦、遙控電視、可靠的電話服務等許多市場成為現實。現如今，電子產品己普及到工作與生活的各個方面，其性能價格比愈來愈高，功能愈來愈強，而供電的電源電路在整機電路中也是越來越重要。

高性能ldo構成

主要利用誤差放大器a1、電壓放大器a2、電壓緩衝器a3、電壓調整管mpl和反饋網路構成的負反饋環路來維持vout的穩定。米勒電容c1用來為電路進行頻率補償，第二級與第三級的頻寬要大，以便保證ldo處在穩定狀態。同時也應保證在較寬的頻帶下調整管的輸出電阻維持不變，以便得到較好的電源抑制性能。若將a2、a3、a4簡化成一個，這樣，一個兩級米勒補償的運算放大器的ldo增益頻寬即可表示成：式中，gm1是a1的跨導。由上可以看到，增益頻寬不隨負載電容的變化而改變。其主極點p1可以表示成：rol是a1的輸出電阻，類似於兩級米勒補償的運放。一般都希望合併後的第二級放大器是一個單極點系統，由於米勒補償引入的極點分離，次級點p2可近似表示成：式中，是的跨導，gm4是a4的跨導。為了讓次級點一直在輸出節點，第二級和第三級的輸出極點必須推到一個比次級點大很多的很高的頻率上。為了保證其穩定性，次級點需要保持在輸出節點。

高性能ldo的米勒補償

對於一個內部米勒補償的高增益系統，米勒補償能夠更好地在較大的負載電容範圍內控制其穩定性，同時，它也會提供一個更好的瞬態回響。因為米勒電容形成的一個高頻負反饋能直接耦合到輸出，而高增益能夠得到較好的直流及負載調製。不過測試結果顯示，在負載電流大幅度變化時ldo會有50 mv左右的調整。這是因為直流負載調製的性能被bonding wire的寄生電容所限制，直流的ir壓降通過寄生電容會直接惡化直流負載調製。

高性能ldo的輸出電流

ldo的輸出電流要求從0到全負載(本設計為100ma)，因此gm4也會隨負載電流而變化，導致次級點p2也會隨著負載電流的變化而變化。設計時可用平滑極點技術來解決這個問題，對於r和mp2串聯組成的電路，它能動態的根據負載電流的變化來進行偏置。在大負載電流狀況下，r和mp2能夠偏置更大的電流以展寬電路頻寬，同時降低輸出電阻以適應次級點p2被推到更高的頻率下。在小負載電流狀態下，p2在較低的頻率，並將r和mp2偏置在更窄的頻寬和更大的電阻以保證其穩定性。靜態偏置電流要儘量小，以保證電路的低功耗。