高电源电压抑制、低功耗片上低压差线性德阳干式变压器的研究与设计

　　随着便携设备应用的快速发展，电源管理系统已经成为当前集成电路产业中的一个热点。LDO（LowDropoutRegulator）线性德阳干式变压器，也称低压差线性德阳干式变压器，在电源管理系统中，能够有效抑制电源噪声电压，在电源电压不稳定的时候提供稳定纯净的输出电压。片外电容的LDO可实现片上集成，已经成为DRAMs、PLLs和EPROMs等对噪声敏感器件的重要组成部分。

　　LDO有很多重要的参数，如静态电流、跌落电压、负载稳压度（load regulation）、线性稳压度（lineregulation）、PSR和芯片面积等，其中小面积、低静态电流是当今越来越小的片上系统的发展趋势，而比较高的PSR也受到越来越人们的关注，已经有多种不同的方法来提高LDO的PSR.本文介绍了一种高PSR、低功耗、小面积的片上LDO的设计方法。

　　2LDO的工作原理是LDO基本结构图，它包括一个隙基准（bandgap）、一个误差放大器（EA）、一个PMOS传输器件和电阻反馈网络，其中是EA的静态电流，它和PMOS传输器件的静态电流决定了LDO的静态功耗。71和匚是负载电流和负载电容，代表了LDO所驱动负载的状况。基准电压由隙基准产生，它能产生一个与温度关的，稳定的电压，用来和反馈电压做校准。

　　LDO的基本结构图隙基准产生一个稳定的与温度关的电压，由于EA的增益比较高，所以会使正负两个输入端的电压接近相等，这样便可以通过调整反馈电阻的大小，来得到想要的输出电压。输出电压达到期望值时，当输出电压有微小的升高，会使EA的输出电压也升高，从而使流过传输PMOS器件的电流减小，输出电压也变小，起到了反馈调节的作用，使输出电压稳定。输出电压降低时同理。所以，LDO可以提供一个稳定的输出电压。

　　3高PSR的LDO结构如所示，输入电源噪声要通过三条路经来传输到LDO的输出端。第一条路经是通过bandgap的输出，经过EA的放大和PMOS传输器件达到输出端。对于这条路经，降低输出噪声的方法要是提高bandgap的PSR，使它的输出电压受输入电源电压的噪声干扰减小。第二条路径是输入电压直接从PMOS传输器件的源端直接传输到LDO的输出端。手 机：13287501888由于基本结构的LDO中PMOS传输器件的源端是直接与输入电压相连，所以源端会包含所有的输入噪声电压。第三条路经是输入电压通过EA的VIN端输入，从其输出端输出到PMOS传输器件的栅端，然后再传输到LDO的输出端，这条路径与EA的PSR有关。

　　（b）所示为EA第一级M2和M4的小信号模型，由（b）可以得到一般情况下1/心4rdS2，所以Vg近似等于Vdd.这样M6的栅源电压都含有近似相同的电源噪声，栅源电压查Vgs便不含电源噪声，产生的电流也基本不含电源噪声，使EA的输出噪声基本为零。

　　EA结构与EA第一级小信号模型由于PMOS器件栅端电压基本电源噪声干扰，而PMOS器件源端是直接与输入端相连，所以栅源电压差会有比较高的噪声电压差，使流经PMOS的电流中也受到比较强的电源纹波噪声干扰。有两种方法可以降低输出端的噪声干扰。第一种是使PMOS器件栅端电压也含有同输入电压相同的电源噪声电压；另一种则是使PMOS器件源端电企业账号：1611 0032 092 00213 086源噪声电压基本为零。这两种方法都会使PMOS的栅源电压差对于电源噪声干扰基本为零，产生不受电源噪声干扰的电流，进而得到基本不受电源噪声电压干扰的输出电压，使EA的PSR得到了提升。

　　由于EA的输出电源噪声基本为零，所以提高PSR的方法是使PMOS的源端电压电源噪声为零。改进的电路图如所示。

　　高PSR的LDO结构在PMOS器件源端增加了一个NMOS器件，同时在NMOS的栅端连接一个RC滤波器，它会将栅端电压中的电本公司生产的SCRBH15非晶合金干式变压器，SGBH15非晶合金变压器（10KV级），SCRBH15非晶合金卷铁芯干式变压器 S9、S11.S13系列6-35KV油浸式变压器、SCB10.SCB11系列6-35KV干式变压器、非晶合金、有载调压电力变压器等级低损耗电力变压器，技术标准严格采用国际GB1094.1、2-1996；GB/T6451-1999，并在同行中率先获得ISO9001质量体系认证证书和PCCC产品认证证书。主导产品“华盈”牌电力变压器达到同行业领先水平。公司成立以来，本着创新发展的目标，购进了先进的生产检测设备，引进了国际先进的企业管理模式和工艺，建立了高效灵敏的信息反馈系统和完整的售后服务体系。公司早在1997年就率先通过了ISO9001质量管理体系认证，并于2016年成功换版为ISO9001：2008质量管理体系认证，在2016年九月份获得ISO14001：2004环境管理体系认证，在2017年5月份获得中国国家强制性产品认证（3C认证），使产品质量有了很大的提高，产品服务更贴近于用户需求。源噪声干扰大部分被滤除，使得栅端不受电源噪声影响，从而使其源端也不受电源噪声的干扰，使得PMOS器件的源端电压也不受电源噪声干扰，得到受输入电源电压噪声干扰比较小的LDO输出电压。

　　使输出摆幅降低，降低电压余量。但是如果用nativeNMOS可以使这个问题得到解决。因为nativeNMOS的阈值电压很低，约为一0.000 3V，所以这个NMOS会始终保持导通并使源端电压十分接近漏端电压，这样就能保持很好的电压余量的同时，联系人：陈经理提高了PSR. Bandgap的PSR改进结构如所示。该结构由三部分组成：Bandgap核心电路、PSR改进结构和启动电路。Bandgap核心电路用来产生一个与温度关的隙电压，启动电路是为了防止Bandgap工作在零电流工作状态，使之正常工作。PSR改进部分由一个NMOS，M10和一个二极管连接的PMOS，Ml1组成。二极管连接的M11有一个很低的阻抗1/心11，其中gmi是Mil的跨导，。是M10的源漏电阻，可以得到所以，Ml和M2的栅源电压差基本不受输入电源电压噪声干扰，产生不受电源噪声干扰的电流，使输出电压中基本不含有输入电源噪声电压，0.18MmCOMS工艺进行设计，其总体静态电流为10，输入电压V时，输出稳定电压为2.5 V；当输入电压低于2.5 V时，输出电压则与输入电压相同。负载电容范围为60500pF，负载电流范围为0500 MA.PSR对负载电容分别为60 pF、200pF、500pF进行测试，得到低频下PSR为一46.3dB，最电 话：0635-8888299坏的情况下也能达到一27. 5dB，比改进前提高了约16dB.对负载电流分别为0、0 MA、500八进行测试，得到低频下PS干式变压器广泛用于局部照明、高层建筑 、机场，码头CNC机械设备等场所，简单的说干式变压器就是指铁芯和绕组不浸渍在绝缘油中的变压器。冷却方式分为自然空气冷却（AN）和强迫空气冷却（AF）。自然空冷时，变压器可在额定容量下长期连续运行。强迫风冷时，变压器输出容量可提高50%。适用于断续过负荷运行，或应急事故过负荷运行；由于过负荷时负载损耗和阻抗电压增幅较大，处于非经济运行状态，故不应使其处于长时间连续过负荷运行。R约为一45.6 dB，最坏的情况也能达到一18.7 dB，比改进前提高了约12dB.这样在输出端得到的输入电源噪声会比较小华盈做为变压器优质厂家为您郑重承诺：我们所有变压器保证全新全铜线，三年内在正常使用中出现质量问题给与保修保换，凡2000KVA以下产品全部现货供应，凡使用本公司的变压器在正常投入运行三年内一律实行三包。产品畅销、山东、新疆、内蒙古、甘肃、宁夏、陕西、山西、河北、河南、黑龙江、吉林、辽宁、四川、贵州、湖北、湖南等地。365天全程为您服务!本公司秉承“以人为本，科技创新，志在超越”的崇高信念，以可靠的产品质量，优惠的价格，完善的售后服务，精益求精，追求完美，竭力欢迎新老客户垂询合作，愿与广大客户共创双赢的美好明天。 ，对噪声有了比较好的抑制。PSR测试结果如所示。

　　关于稳定性，同样是在负载电流分别为0，10 A和负载电容分别为60pF，200pF传 真：0635-8888109，500pF进行开环测试，测得的相位裕华盈非晶合金变压器有限公司度（phasemargin）在负载电流为、1uA、500pA条件下分别为89. pF条件下分别为71.4°、66.5°、48.5°保证了系统的稳定。

　　瞬态测试结果如所邮 箱：1262980066@qq.com示，在低于2.5V的情况下，输出保持和输入电压相同。在高于2.5V的情况下，输出电压则稳定在2.5V，电压波动会在2内稳定，过冲电压的最大变化为3. 4%，达到了输出稳定电压的效果。

　　5结束语文中设计了一种低功耗，高电源抑制比的LDO，在TSMC0. 18CMOS工艺下，静态电流仅有10 PA，非常低的功耗适合于在芯片上集成。同时，整体结构的PSR也得到了改进，低频下达到一45dB，最差的情况也达到了一20dB左右，很好地抑制了输入电源电压的纹波噪声，更适合于对噪声敏感的电路。

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