一种新型双极型LDO线性稳压器的设计

5误差放大器

电压调整率和负载调整率是稳压器重要的质量参数，他们分别表示了输入电压变化、输出负载变化稳压器维持输出在规定值上的能力。根据LDO线性稳压器的基本原理［1，3］，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，稳压器的电压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PNP管，所以误差放大器必须能够提供足够大的输出驱动电流，并且输出驱动电流必须能跟随负载的变化，该误差放大器的偏置电流源也必须能随着负载的变化，而误差放大器本身必须在负载变化时，仍处于放大状态，保持强烈的负反馈从而实现稳定的输出。

根据以上所述，本文给出如图10所示的设计电路，误差放大器输出电流在小电阻R6上的压降控制Q4的动态负载，当稳压器输出负载电流增大，则误差放大器输出电流增大，R18上的压降升高，而使动态负载增大，这样才能给调整管提供更大的驱动电流。此设计的误差放大器的差分输入对管与调整管同为自由集电极的纵向PNP，这使误差放大器具有高传输跨导，低输入失调［5］。


  
6　过温过流保护电路

过温过流保护电路对于LDO线性稳压器来说是必要的。当稳压器工作温度超过允许的最高结温时，过温保护电路使稳压器停止工作，从而不产生功耗，实现了降温，防止了稳压器烧坏；当稳压器因短路或其他原因使输出电流过大时，过流保护电路使稳压器迅速减流，以防因电流过大而使稳压器损坏。本设计中稳压器最高工作温度为125℃，输出限制电流为200 mA，电路形式如图11所示。常温下，Q12的BE结电压被设为低于他的导通压降，当温度升高时，NPN管的导通压降以约2 mV／℃下降，因此A点电位随着温度的升高而不断升高，直到Q12管导通，此时误差放大器的偏置电流，全被拉向Q12，这样误差放大器将停止工作而使调整管无驱动，输出为零。


  

过流保护电路与过温保护电路有点类似，在稳压器的工作电流范围内，Q11截至，当稳压器输出电流增大到200 mA时，此时调整管的基极电流将达到2 mA，电流检测电阻R7上的压降将使Q11导通，形成负反馈，把输出电流限制在这个值上。

7　结语

LDO线性稳压器主要应用于便携式的电子产品中，而且日益广泛。CMOS型的LDO线性稳压器也正在发展中，但是他存在着CMOS工艺本身带来的弱点，而且由于PMOS调整管有较大的栅极寄生电容，使得稳定性补偿不易控制。本文从稳压器的拓扑结构入手，对每个模块都进行了详细的分析和设计，采用某双极工艺，实现的LDO线性稳压器具有低漏失电压、低静态电流特性，将具有很好的应用前景。

参考文献

1）Bang Lee S．Technicalreview of low dropoutvoltage regulator operation and performance［M］．Application Report SLVA072，2000．

2）PaulGray R，PaulHurstJ，Stephen Lewis H，et al．Analysis and design of analogintegrated circuits［J］．Fourth Edition．JohnWiley＆Sons．Inc．，2001：317～327．

3）李玉山，来新泉．电子系统集成设计技术［M］．北京：电子工业出版社，2002．

4）复旦大学微电子教研组，集成电路设计原理—模拟集成电路设计［M］．北京：高等教育出版社，1983．

5）李清泉，黄昌宁．集成运算放大器原理与应用［M］．北京：科学出版社，1984．