如何实现无外接电容型LDO环路的稳定性

受益于半导体行业的飞速发展，各类电子产品已经融入到人们的日常生活，特别是笔记本电脑、平板电脑、智能手机、MP3/MP4等便携式产品已经成为我们生活不可或缺的一部分。在如今提倡低碳环保的国际形势下，合理利用能源变得尤为重要，而在电子产品中实现这一功能的便是电源管理芯片，DC-DC开关电源管理芯片由于其高效低耗的优势，被广泛应用于便携式设备当中，同时市场的需求也为DC-DC开关电源芯片的性能提出了越来越高的要求。 DC-DC电源管理芯片内部也是需要供电模块的，一般由LDO（低压差）线性稳压器和基准构成，内部供电模块的性能与否直接影响到芯片自身的可靠性，因此内部供电模块是至关重要的，而LDO的环路稳定性是诸多性能指标中最值得重视的。本文从LDO的基本理论和电性能指标入手，强调出LDO环路稳定性的重要性，再从理论推导中分析了目前应用较为广泛的环路补偿方式。根据对LDO低频增益的需求，设计了一种能够跟踪负载对环路增益进行补偿的电路，针对以往基准预稳压电路对工艺的苛刻需求，及对系统最低工作电压产生负面影响的实际情况，设计了一种自基准LDO，基准和LDO构成自供电自偏置回路，无需再为基准单独供电，这种设计方法，能够有效地缩小DC-DC电源管理芯片内部供电模块的面积，从而减小芯片本身的面积，最终达到降低成本的目的。 基于0.5μm BCD工艺，在Hspice仿真平台下，对上述的两种无外接电容型LDO进行了验证。仿真结果表明，跟踪负载增益补偿的LDO，负载从10μA变化至10mA时，补偿前的环路低频增益变化范围为66.3dB～91.1dB，补偿后则为78.8dB～91.8dB，并且补偿电路对LDO自身环路稳定性没有影响。自基准LDO能够支持2V-18V工作环境，静态电流为48.93μA，线性调整率和负载调整率分别为57.27μV/V、28.9mV/mA，LDO和基准构成的自偏置自供电回路增益低于-85dB。自基准的拓扑结构对供电电路面积的减少有明显效果，且不影响LDO环路稳定性，电路实现方式是可行的。