一种LDO线性稳压电路设计

1、一种线性稳压电路设计单身很痛苦，单身久了更痛苦，前几天我看见一头母猪，都觉得它眉清目秀的什么叫残忍？是男人，我就打断他三条腿；是公狗，我就打断它五条腿!本文由贡献文档可能在端浏览体验不佳。建议您优先选择，或下载源文件到本机查看。程军等：一种LDO线性稳压电路设计种L0线性稳压电路设计D程军邬小林周民杨维明，湖北武汉407；.北大学物理学与电子技术学院3042湖湖北武汉406)302(汉职业技术学院1武摘要:用CS采MC.m0V工艺和Setu仿真平台，计一款应用于电压保护芯片的L054pcrm设D0(oDrpu)LWoot低压差线性稳压电路。该电路选择PMOS结构的调整管，需要增加额外的电荷泵电

2、路来驱动；用带隙基准电压源结构，不采在1k频率下，源电压抑制比(SR为一6.2d，1MHz率下为一3.1d；Hz电PR)73B在频37B在误差放大器设计中引入频率补偿，改善了稳压器的线性调整率性能。仿真结果表明，温下当输入电压从16V变化到66V时，出电压稳定在128V左常.输.5右，温度系数为3.8pm，10k负载下显示出良好的稳压性能。13p在0Q关键词：压差；性稳压电路；电源抑制比；低线高电荷泵电路中图分类号：24TP7文献标识码：A文章编号：047X(0O0O63103321)6一10DeinosgfLDOna1aeSaiieLierVotgtb1zrCHENGu，Ua1ZHOUiYA

3、NGemiigJnwXioi，nMn，win(.uantueoehooywua，304hn;1whnIsitfTcn1g，thn407Cia2Thco1fhsc.eShooyiPsEetoiTehooyHueUnvriwua，302，ia1crnccn1g，biiesty，hn406Chn)AbsrcLoWopt1ne1atbiieorvtepretospeeeThecrutieientat：drouiarvotgesa1zrfo1aotcinirsntdicisdsgndiCSMC5“m0.4tcn1gni1tdbcrmo1SicMOSajsmettasoss1ceteadtn1caguOV

4、ehooyadsmuaeysetuto.nePdutnrniittieetdhdioahrepmpidinicisnedeThngaolaeeeesrtrseplyerVigcrutiotnedebadpVtgerfrnctucueimodThePSRs一632dBt1Ri7akHzandt1MHzThfeunycmpnairdsgoirVdihrompicof3.IdiJoerasmenteerralstewokisoetepromaBaeinntrsuehefrneeeeintmpmuain发展。低压线性稳压器(otL0作为较早应用于电mpbrmtahomeeauetetmprtrofii

5、n13pThiihwsgootesaiscaleblyudr10klairaitne0IodziKewodlwdootlerVlgtble；ihPRR；hrepmpcrutyrsrpdi13ttgemeoucuvcref8psou；iaotesaizrhgSonaiagui使电源管理I了长足的半导体工艺技术的提高及便携式电子产品的普及促子设备中的一种电源rpu，D)络、整管、调电流偏置电路、动电路等。其中带隙基准启电压源提供低参考电压，求精度高，要温度漂移小。误差放大器将输出反馈电压与参考电压进行比较，并放大管理电路，以其电路结构简单、占用芯片面积小、高纹波抑制比、噪声等优点，固地占据着电源管

6、理I场低牢C市的一席之地。应用于电池供电的产品中，漏失电压特低性保证了电池使用效率高，而且效率将随着电池电压的下降而上升，低静态电流特性保证了电池使用时间长。本文设计的U)0线性稳压器，典型情况下10m负载0A其差值用来控制调整管的工作状态，而得到稳定的从输出?。时漏失电压为10m静态电流为805V,0A，空载时漏失电压仅为35mV,态电流为3A。静O1Lo电路组成原理D图1LD0结构框图图1L0线性稳压器的结构框图，以下几个是D由部分组成：隙基准电压源、差放大器、馈电阻网带误反收稿日期：09122004MOS型线性稳压器的调整管是电压驱动的，能大大降低器件消耗的静态电流，而且其较小的导通阻抗

7、使得漏失电压也比较低，而提高了电源的转换效率。其从中，MOS结构的调整管虽然具有低导通阻抗，N但其栅基金项目：北省教育厅重点科研资助项目（0802湖D2010）16代电子技术）00第6期总第37现21年1期极需要增加额外的电荷泵电路来驱动，因此，设计中该采用PMOS结构的调整管。PMOS调整管的尺寸是由芯片要求的最大输出电流和最小漏失电压决定的。提供更大的驱动电流7。63，图3出本LO的线性调整率曲线，真条件为输给D仿出接10k电阻，0Q输入电压在1时间内从6V变化到s作为输入端向负载提供输出电流的通道，调整管的宽长比越大，动负载的能力就越强。LO线性稳压器的驱D漏失电压正比于PMoS管的导通

8、电阻，因此调整管较65V，定1ms，在1n时间内从65V变化至I.稳后再s.6V。由图3可以看出，DLO具有较好的稳定能力。大的宽长比也会降低漏失电压从而提高电源的转换效率。但是尺寸太大也会增大误差放大器的负载，并使版图面积增大。所以要折衷考虑调整管的尺寸，里电路这专门设计用于简单的电压保护芯片之中，以其不需要所提供很大的驱动电流，整管的宽长比不需要很大，调本文采用宽5.m，85m,数为4的P15f长.倍NP高压管。图2误差放大器电路误差放大器要求增益高、调小、失功耗低，最重要的是不能引起震荡。反馈电阻网络将输出电压的分压反）_610馈到误差放大器，要求电阻比的精度高、温度漂移小、阻TOC o

9、 1-5 h z410值大、功耗低。电流偏置电路为LDO提供低温漂，高精度的偏置电流。基本工作原理为：统上电后，路系电65O己600逐渐启动。当输入电压达到25.V时，出电压上升为输24V。由于带隙基准模块由输出电压供电，后基准此正常工作，出稳定参考电压、，值为128V。输其，.5偏置电路亦正常工作。当输出达到规定值时，由反馈网络得到的输出反馈电压也接近于基准电压值，时误差此放大器将输出反馈电压和基准电压之间的误差小信号进行放大，再经过调整管放大到输出，从而形成负反馈，图3线性调整率曲线误差放大器负反馈网络设计的难点在于频率补偿。在负反馈方式中，馈信号经过误差放大器反相放大，反已有一10相移，

10、果经过整个环路后另外附加的相位8。如保证了输出电压稳定在规定值上；同理如果输入电压变化或输出电流变化，这个闭环回路将使输出电压保持不移动达到一10,会使信号总相位移动达到一30,8。就6。使负反馈信号与源信号相位相同，反馈就成为正反负馈，回路不稳定工作，出现振荡或者其他异常。本文给出的两级误差放大器，第一级和第二级输出之间，在引入调零补偿。如图4所示，拟结果表明，6V输8模在入电压下，单位增益带宽达到9.Hz此时相位裕度97k，为6.。27。变，oT-VEXR1即VuRF(+R2/)R2。2误差放大器设计线性调整率和负载调整率是稳压器重要的质量参数，他们分别表示输入电压变化，出负载变化的情况输

11、下，稳压器维持输出在规定值上的能力。根据LO线D性稳压器的基本原理，他们与误差放大器的直流开环增益成反比。因此误差放大器的跨导越大，压器的线性稳调整率和负载调整率性能越好。另外从图1中可知误差放大器的输出电流直接驱动PP管，以误差放大N所器必须能够提供足够大的输出驱动电流，且输出驱动并电流和该误差放大器的偏置电流源必须能跟随负载的变化，而误差放大器本身必须在负载变化时，处于放仍大状态，保持强烈的负反馈从而实现稳定的输出。图4LDO的环路增益根据以上分析。这里给出如图2所示的设计电路。当稳压器输出负载电流增大，则反馈电阻网络上的分流减少。分压降低，得误差放大器同相输入端电压下降，使输出电压值减小

12、。而PNP调整管栅极电压越低，能就3基准电路设计31REF模块的电路设计.图5示的是该芯片所采用的包含启动电路的带所7程军等：一种LO线性稳压电路设计D隙电压源结构L。图5中包含两个以PgNP晶体三极管为驱动管的运算放大器，中左边的电流镜负载的单端其输出运放只是起放大作用的，电路的关键部分在右边的电阻负载全差分放大器。两个运算放大器的作用是使电路处于深度负反馈，使流经运算放大器两个输出端促的电压相等，同时由于三极管Q和Q的基极电流比流过Q。的电流小很多，QQ则和的基极电流可看作路的共栅PMOS栅极变为高电平，动部分关断，启不影响电路其他部分的工作m032RF模块仿真结果.E图6和图7分别给出电

13、路基准电压与输入电压及温度的关系曲线。相等，他们的射基极电压差就落在在电阻R上。经过反馈之后，个电路的基准电压这就为电阻R，R，Q。三者电压之和。可以看出，为带隙基准电压。在带隙基准电路中，该严格保证三极管Q和Q。的对应称性。假设流经Q和Q的基极电流为J,流经电阻R的电流为。根据上述分析得出：，VRFVE3(+R2JEE+R1)3T图6输出基准电压与输入电压的关系曲线图出十1kR1+R2oT1儿上式由正温度系数和负温度系数的电压组成。为了尽可能地减小失调电压和使得输出电压在12左.5V右具有好的温度漂移系数，择选与R。的比值为8。T一2时，RF128V。5CVE一.5图7基准电压与温度的关系曲

14、线1P1，加如00如0仿真温度范围为一4。10。常温下R为04。er128V,度系数为3.8pm。标准电流值为J.5温13P一457n1.A。如图8所示，低频时，基准电压源的电在该下为一6.2d在1MHz73B,频率下为一3.1d37B。:B0VFnt9V/e21d2(/e/Fnt72ACRsosepne源电压抑制比(SR)PR达到一7.3d在1k频率68B,HzB图5RE模块的电路结构图F电压基准源的核心电路必须具备较好的电源抑制比特性。在该电路图中，电压增高时，经电阻R当流和R。电流。增大，分放大器两输入端的电压差的差.ATOC o 1-5 h zT11.1.I.I.。I.IOI0OIK1

15、K0100KIM1M0100MIG1（即为R上电压降）加，增但是经过第二级运放和共源放大器网络的深度负反馈作用，又使得。降低，而使从电流稳定。输出电压获得较高的电源抑制比。为了保证带隙基准电路能尽快进入正常状态，电该路还加上了启动电路，作原理为：VD开始上电工当D的时候，于电阻两端没有电流通过，个共栅结构由两PMOS器件的栅极保持为低电压。随着电源电压不断上升，直到高于09V左右的P.MOS阈值电压后，栅共器件就打开，电路几个关键NMOS结点电压拉为高将电平，F开始工作。当电路正常工作后，由于该电RE贝1,H1z/A(0510IdI：10131:11963)ea(，65M33).k72r068

16、B1075103M376330)sp:3361e39o几乎与电源电压无关，能故4结语图8基准电压抑制比曲线基于CMC05S.m0V工艺，用全定制设计方4采法，计出的LO与其他LO不同的地方在于其可设DD在高压范围内工作，下游电路提供稳定的较低电压。为同时，由于下游电路反过来要为L0提供稳定的基准D比较电压，以整个电路需要非常稳定的启动电路来支所大器完全满足预期的工作指标。（下转第2页）8持。经过反复测试整体电路上电及启动过程，本压差放阻的大阻值特性，得其两端电压变得很高，启动电使将18储明聚等：数字式超声波探伤仪中高速数据采集模块设计duoteptmy=sDOUT1FI，FO模块的功能升级。同

17、时采用高速高精度模数转换器满on,pe足了数字式超声波探伤系统对数据采集精度方面的要Jpo一u1PROGFULL1,rgfl=udrlw=UNDERFInefoOW1；)求。另外，PA对数据进行的预处理，FG方便了微处理器对数据的调用和后处理。参考文献保存在FF中的数据通过这些逻辑控制端口便IO于微处理器对其进行读取、清零等操作。写入数据压缩比启动数据压缩L，数器Uf写入探头前沿延时值输入采样值，AD采样时序复位/孙兵.S.1UB2O在超声波探伤仪数据采集系统中的应用自动化与仪表，088：36J.2O()44.:1郑宝华于FG的高速数据采集及处理系统设计2基PAJ吉林化工学院学报，082()3

18、3.20，54:69李粤得，雷刚，胜康，于A928的超声数电路的设E生物医学工程研究，082()204.fJ.20,74:422启动探头延时值计数器N=IAagcroai.94DtheAn1op-4nloprtnAD46aaetM.aoCrooosg歪结时压/弱三Yrto205.ain,0于寒，5李黎.据采集系统抗干扰技术科技信息08数J.2(2)：9218.N赢写入采样寄存器X1xCroai.pra6inoprtnSatn一3Pal：oleioEFGAFmiCmpeytDthe.inoprtn20.aaSetMX1xCroai,03io采样结束王晨炜，萌.于A947姚基D46的高速数据采集系

19、统的设计电子元器件应用，091()11.J_20，13:46图4数据压缩软件流程图薛小刚，毅敏.1XIE9XFGACI设计指南8葛XnSP/PiD.京：民邮电出版社，07M北人0.结语徐西刚，克仁字化超声探伤仪中超声信号高速采集技9施数设计的基于AD46的数据采集模块采用FGA94P实现数据采集控制、据压缩及数据缓冲等功能，数简化了硬件电路，提高了模块的可靠性和稳定性，有利于并作者简介术传感器技术，031)11.J.20(0:68集系统设计电子测量技术，089:619J.20()166.O潘建国，沛文，华明.于FG的高速大容量数据采1阙雷基PA储明聚男，94出生，士研究生。主要研究方向为计算机

20、智能监测控制技术。18年硕周西峰男，90年出生，16副教授。主要研究方向为计算机监测控制系统的设计及应用。郭前岗男，90年出生，授。主要研究方向为电力系统的设计应用与研究。16教(接第1上8页)352)：191.010111pEA电路设计RzvOSItrtdCrP1nD1，Hob京：nout北清华大学出版社，0S电压基准的设计原51.J.20，3gA520理25：1OS单片LO线性稳压器的设计电路与系统学报rDeCav1oFrerga1egCS模拟集成6美hMO1es工业出版社，05M2北电20.n1gC1美aai.eifaMneaeiigcs.京:M王红义，松林，新泉，.MO来等C微电子学，033()48刘其贵，建中，振东，.M李郭等CD。0274:8J.20，()5.，metA4raheoo3王4.子riLReHePienacTC.aeCMoOSrsVotga1eeBaodfrnsdnTheh1Votgfr1eoUhrLoaawBhaaaiD