极点跟随的LDO稳压器频率补偿方法
时间:03-11
来源:现代电子技术
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片上频率补偿电容的新型频率补偿方法。
3 极点跟随频率补偿
LDO稳压器空载时,由式(3),P2为0 Hz(实际上,此时,λ和IDMpass为Mpass的沟道调制系数和漏极电流),P1只需大于0 Hz,P1与P2的间距(P1/P2)就足以保证频率稳定性。随着输出电流的增大,P2向高频移动,如果P1能够跟随P2的变化,则P1与P2的间距得到维持。极点跟随的频率补偿,即是当输出电流变化时,通过使P1跟随P2的变化,获得频率稳定性的方法。
一种使P1跟随P2变化的电路实现,可利用共集电极和共漏极电压缓冲器的输出电阻,分别与偏置电流和偏置电流的开方成反比的规律,根据输出电流来动态地调整电压缓冲器的偏置电流,使P1也受输出电流控制。
一个采用了极点跟随频率补偿的LDO稳压器,如图2所示。其中,完成频率补偿的动态偏置电压缓冲器,包括了由MOS晶体管MP3,MN4和运算放大器OPA组成的输出电流监测电路,由MN1~MN3和MP1~MP2组成的电流镜电路,以及由电流源IB2,IB3和双极晶体管Q3~Q6组成的电压缓冲器。
4 仿真结果与讨论
采用TSMC 0.18 μm混合信号Spice模型,和高精度仿真工具HSpice,对图2中的LDO稳压器进行了设计与仿真验证。在Co=1 μF,Io=100 mA的条件下,环路增益T的幅频与相频响应的仿真结果如图3所示,在单位环增益频率内,幅频特性与单极点系统相同,以-20 dB/dec的速度衰减,相位裕度大于80°。
5 结语
本文提出的极点跟随的频率补偿方法,提供了LDO稳压器良好的频率稳定性和瞬态响应,且无需芯片上频率补偿电路,因而不仅适用于高负载变化响应速度的单芯片LDO稳压器,在集成电源管理和片上系统(SOC)方面,也有较好的应用前景。
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