如何實現無外接電容型LDO環路的穩定性

受益于半導體行業的飛速發展，各類電子產品已經融入到人們的日常生活，特別是筆記本電腦、平板電腦、智能手機、MP3/MP4等便攜式產品已經成為我們生活不可或缺的一部分。在如今提倡低碳環保的國際形勢下，合理利用能源變得尤為重要，而在電子產品中實現這一功能的便是電源管理芯片，DC-DC開關電源管理芯片由于其高效低耗的優勢，被廣泛應用于便攜式設備當中，同時市場的需求也為DC-DC開關電源芯片的性能提出了越來越高的要求。 DC-DC電源管理芯片內部也是需要供電模塊的，一般由LDO（低壓差）線性穩壓器和基準構成，內部供電模塊的性能與否直接影響到芯片自身的可靠性，因此內部供電模塊是至關重要的，而LDO的環路穩定性是諸多性能指標中最值得重視的。本文從LDO的基本理論和電性能指標入手，強調出LDO環路穩定性的重要性，再從理論推導中分析了目前應用較為廣泛的環路補償方式。根據對LDO低頻增益的需求，設計了一種能夠跟蹤負載對環路增益進行補償的電路，針對以往基準預穩壓電路對工藝的苛刻需求，及對系統最低工作電壓產生負面影響的實際情況，設計了一種自基準LDO，基準和LDO構成自供電自偏置回路，無需再為基準單獨供電，這種設計方法，能夠有效地縮小DC-DC電源管理芯片內部供電模塊的面積，從而減小芯片本身的面積，最終達到降低成本的目的。 基于0.5μm BCD工藝，在Hspice仿真平臺下，對上述的兩種無外接電容型LDO進行了驗證。仿真結果表明，跟蹤負載增益補償的LDO，負載從10μA變化至10mA時，補償前的環路低頻增益變化范圍為66.3dB～91.1dB，補償后則為78.8dB～91.8dB，并且補償電路對LDO自身環路穩定性沒有影響。自基準LDO能夠支持2V-18V工作環境，靜態電流為48.93μA，線性調整率和負載調整率分別為57.27μV/V、28.9mV/mA，LDO和基準構成的自偏置自供電回路增益低于-85dB。自基準的拓撲結構對供電電路面積的減少有明顯效果，且不影響LDO環路穩定性，電路實現方式是可行的。