便携式电子设备电源管理芯片的研究论文

《便携式电子设备电源管理芯片的研究论文》由会员分享，可在线阅读，更多相关《便携式电子设备电源管理芯片的研究论文（46页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、 .毕业设计(论文)任务书课题名称便携式电子设备电源管理芯片的研究系 别自动化专业班级姓 名学 号毕业设计（论文）的主要容与要求:1 意义、目的：对便携式电子设备的电源管理芯片进行研究，为便携式电子设备的电源系统的设计与应用提供参考。2 主要容：文献综述、进行方案比较、了解应用软件与编程设计过程、具体硬件设计、仿真数据整理与结果分析、撰写毕业设计（论文）与翻译、答辩3 要求：计对便携式电子设备的电源管理芯片的硬件部分进行设计，在系统中研究电源管理芯片构成与系统应用等技术。侧重于系统的硬件设计实现。8篇以上参考文献，英文资料不少于2篇，并且将其中的1篇翻译成中文，5000字以上。论文正文30-6

2、0页。指导教师签字： 日期： 年 月 日42 / 46摘要 本文针对便携式电子设备电源管理芯片做了研究和设计。首先，介绍了三种实现 将电池电量或其他电能转换成恒定电压或恒定电流输出的方法：DC-DC转换器、电荷泵电压变换器、LDO线性稳压器，并且做了对比研究。然后，重点研究LDO线性稳压器。先对LDO进行了基础理论研究，分析了频率补偿、压差、瞬态响应、线性调整率、负载调整率等各项关键性能指标。在此基础上，提出了一种增益高，并增加了快速反馈环路的LDO线性稳压器。运用SRE技术，进一步提高了瞬态响应的性能。最后，对本芯片的高增益误差放大器和快速环路设计以与SRE电路做了软件仿真，仿真结果说明，输

3、出电压的线性调整率和负载调整率均得到改善。关键词：双模式DC-DC转换器；LDO线性调整器；平均化建模Abstract This paper do the research and design in view of the portable electronic devices power management chips. First, introduced three kinds of realization of the battery power or other will transform electrical energy constant voltage or constan

4、t current output methods: DC-DC converter, the charge pump voltage converter, LDO linear regulator, and do a comparative study. Then, the paper regard researching LDO linear regulator as the key. First, research the LDO basic theory, analyzes the frequency compensation, differential pressure, transi

5、ent response, linear adjust rate, load adjusting the key performance index rate, etc. Based on this, puts forward a gain high, and the rapid increase of the feedback loop LDO linear regulators. Use SRE technology, and to further improve the performance of the transient response. Finally, take the hi

6、ghly Err.amp and fast loop SRE circuit design to the software simulation, the simulation results show that the output voltage of the linear adjustment rate and the load rate adjustment is improved. Keywords ：Dual-mode DC-DC converter；LDO linear regulator；Averaged model目录1. 绪论11.1 课题背景11.2 电源管理芯片的发展与

7、研究现状31.3 研究容41.3.1 DC-DC转换器的介绍41.3.2 电荷泵电压变换器的介绍41.3.3 针对LDO的研究与设计41.4 论文组成和安排52. 便携式电子设备电源管理芯片基础62.1 DC-DC转换器基础62.1.1 降压型DC-DC转换器拓扑结构72.1.2 DC-DC转换器的调制方式102.1.3 DC-DC转换器的控制环路102.2 电荷泵电压变换器基础122.2.1 电荷泵转换器的工作原理142.2.2 电荷泵转换器的基本概念162.3 便携式设备用LDO基础192.3.1 LDO线性稳压器基础202.3.2 LDO基本的频率补偿方法212.3.3 LDO的压差25

8、2.3.4 瞬态响应262.3.5 负载调整率272.3.6 线性调整率272.4小结283. LDO线性稳压器的系统设计313.1 LDO线性稳压器的电路设计333.1.1误差放大器333.1.2 短路与电流限制电路363.1.3 SRE电路383.2 LDO线性稳压器的仿真393.3 结论424.总结43致44主要参考文献451. 绪论近年来，手机、笔记本电脑、PDA等以电池供电的便携式电子产品迅速成为了人们日常生活中不可或缺的部分。这些便携式产品在功能、性能、体积和成本等方面的提高与改进日新月异，这就对依赖电池电源的便携式设备中至关重要的电源管理系统的要求越来越高。优秀的电源管理系统能提

9、高电池供电效率、延长电池供电时间、提高电池使用寿命。本论文的研究目的，即是对便携式电子设备电源管理核心部分电源管理芯片做一个简单的研究与探索。本章将首先介绍论文的课题背景，接着对DC-DC转换器，LDO线性稳压器，电荷泵电压变换器的发展和研究现状做简单概述，并以此引出本文的研究容；接着给出整片论文的组成结构。1.1 课题背景近几年来，随着诸如手机、数码相机、数字音乐播放器、手持医疗仪器等便携式电子设备的广泛应用，电池与电源管理半导体产品成为半导体领域的市场热点之一，其增长趋势也高于半导体整体市场的发展速度，甚至超过了数字信号处理器(Digital Signal Processor,DSP)和存

10、储器等半导体产品的增长速度。据估计，从2004年至2010年，每年电源销售额以15%的幅度增长，到2010年全球整个电池与电源管理市场达到近120亿美元的销售额。中国大陆作为全球最大的芯片消费市场，从2003到2007年，市场复合增长率达到了25%，到2009年，中国电池与电源管理市场达到了582.6亿元1。图1-1 按应用划分的全球电池与电源管理市场 在应用需求方面，从图1-1可看出，以下几个重要领域对电池与电源管理的需求尤甚1：(1) 通信领域，尤其是移动通讯目前对电池与电源管理的需求最为强劲；(2) 消费类电子产品，如MP3，MP4、数码相机等，这部分市场份额在逐年递增，甚至有赶超通讯领

11、域的势头；(3) 计算机领域，这虽然是传统领域，但近年来随着笔记本电脑市场的快速发展，使得该领域对电池与电源管理的需求日益增强；(4) 汽车电子，目前这部分的市场份额虽不与前面三项，但在最近两年，却取得了超过40%的高增长率，随着混合动力汽车和电动力汽车的兴起，汽车电子类电池与电源管理芯片市场将是发展最快的领域2；(5) 工业运用。另一方面，从区域划分来看，亚太地区的需求量一直稳居首位，远高于其他区域。电池与电源管理芯片产品可划分为两大类：(1) 管理、保护电池的电池管理类产品，包括电池监测和保护芯片、电池充电器芯片等；(2) 将电池电量或其他电能转换成恒定电压或恒定电流输出的电源管理类产品，

12、包括直流-直流转换器(DC-DC Converter )，低压差线性稳压器(Low-dropout Linear Regulator, LDO )、发光二极管(Light-emitting Diode，LED )驱动器、电源管理单元( Power Management Unit，PMU)等。电池管理芯片市场有两大发展潮流，一是由于锂离子电池的应用普与，专门针对锂离子电池的保护芯片具有极高的成长性和市场前景，因此也成为了工业界和学术界的研究热点；二是近年来，随着锂离子电池制造技术的提高和生产成本的下降，多节锂离子电池组已经广泛应用于笔记本电脑、移动通讯基站、电动力汽车等军民领域3，尤其因为大众对

13、电动力汽车的呼声越来越高，使多节锂离子电池组管理芯片的研究和开发成为了必然的流行趋势。从市场的发展来看，单节锂离子电池保护芯片由于技术门槛较低，生产厂商众多，已基本没有利润空间，且发展得亦已较为成熟，因此很多厂商都转向到多节锂离子电池组管理芯片的开发中。在多节锂离子电池组管理芯片的研究中，也存在着诸多难点、诸多挑战，这也正给工业界和学术界提供了重大机遇。 近几年随着电池技术的飞速发展，锂离子电池已不仅应用于只需单节电池的民用便携式电子设备，例如手机，数码相机，MP3等，还应用在需要多节电池组供电的笔记本电脑、航空航天设备、移动通讯基站、电动力汽车等民用、军事和工业领域。电池保护芯片也从针对单节

14、电池发展到管理多节电池。 总的来说，电池保护芯片的发展方向，是将进一步提高电压检测的精度、降低静态功耗和提高防止误动作的能力。在封装方面，是朝向越来越轻薄短小发展，目前SON6封装已逐渐替代SOT23-6，将来还有CSP封装，甚至出现COB产品等。在功能方面，根据不同应用而开发出某种单一功能的电池保护芯片，因为可以大大降低成本，也逐渐成为一个发展方向。当然，同电池充电器芯片与稳压器芯片集成在一起是不变的目标和潮流。在电源管理类产品方面，为了应对不同的需求，其产品种类众多。而从市场的发展来看，虽然LDO和DC-DC转换器是电池与电源管理芯片市场上份额最大的两类产品，但由于参与竞争厂商较多，价格持

15、续下降，而导致发展速度明显放缓3。同时由于手机等便携式产品的大量需求，使得PMU和电池管理芯片一起成为了2007年中国电池与电源管理芯片市场上增长最快的两种产品。从产品的发展来看，电源管理芯片产品的发展趋势呈现出多样化，包括同时提供多个不同供电电压的趋势、数字电源管理趋势、产品设计周期缩短趋势、产品面积缩小趋势以与低成本趋势等等，然而最值得一提的仍然是集成化趋势。众所周知集成化一直是半导体产品的发展趋势，电源管理芯片也不例外。其中，最为明显的例子就是PMU产品，已经在手机等多种产品中广泛应用。PMU与LDO和DC-DC这些单一功能产品不同，它可能同时集成多个LDO。DC-DC和电池充电器等功能

16、，能够实现多种电源管理。中国目前已经成为全球最大的芯片消费国。中国国市场庞大，而主导着中国的电池与电源管理市场的却是外国企业，仪器(TI）、国家半导体(NS)和飞兆半导体(Fairchild)在总体市场份额方面处于领先地位，最大的10家电池与电源管理芯片供应厂商也都是欧美企业。目前，学术界和工业界正在针对如何提高电池的功率转换效率和利用效率、延长续航时间提高使用寿命，如何进行电池与电源管理系统的体系革新进行富有意义的产品和技术创新。国家十一五规划中，关键专用集成电路研究再次成为了国家战略规划中的技术创新重点。本文正是处于这样的市场和时代背景下，展开了针对便携式电子设备电源管理芯片广泛的研究。1

17、.2 电源管理芯片的发展与研究现状 如果笔记本电脑的大脑是CPU，那么其心脏和血管便是遍布整个主板、负责将能量输送到大脑与系统其它部分的电源。不同负载需要不同类型的电源。以工作原理来分类，作为电源的稳压器IC主要可分为以下三大类：一是线性稳压器，主要是指低压差的LDO；二是以电感为基础的交换式电源转换器，主要是指DC-DC转换器；三是无电感的交换式电源转换器，主要指电荷泵(Charge Pump)电压反转器。它们的共同特点有： （1）稳定性高 笔记本电脑的CPU使用率随时都在变化，因此稳压器IC的负载变化大。稳压器IC的输入(例如电池)电压也会变化。通用型稳压器IC还可让用户指定输出电压。由于

18、便携式设备的可移动性，其工作的环境温度也是变化的。这些都要求稳压器IC在各种情况下都保持稳定输出而不发生稳定性的问题。频率补偿4是保证稳定性的关键。 （2）负载电流变化大 由于负载电路的工作状态不定，所以稳压器IC的输出电流通常会有很大变化，可从空载(无输出电流)到几百毫安，甚至几个安培。 （3）转换效率高便携式设备由电池供电，为提高电池使用寿命，延长续航时间，都要求稳压器IC具有高转换效率。现在很多DC-DC转换器的最高转换效率可以达到95%以上。而LDO的转换效率，虽然受输出输入电压比控制，但低静态电流，低压差设计的LDO也能保证在调制区临界点附近工作时具有足够的转换效率。 （4）输出电压

19、精度高一般输出电压的精度要求为2-4%之间，有不少高精度的稳压器IC精度可以达到0.5-1%；输出电压温度系数也要小，一般为0.3-0.5mV/，有一些高性能的稳压器IC可达到0.1 mV/的水平；稳压器IC的输出电压受输入电压影响极小，反应这一性能的负载调整率一般为0.3-0.5%/mA，有的则可达到0.01%/mA。 （5）完善的保护措施 稳压器IC应该具有完善的保护措施，使电源的工作安全可靠，不易损坏。这些措施包括：输出过流保护、温度保护、短路保护以与电池极性反接保护。 （6）封装尺寸小 为减小稳压器IC所占的空间，一般会采用贴片式封装。主要使用的有SO封装、SOT-23封装，uMAX封

20、装、SC-70封装和SMD封装等，其中SC-70封装最小，SMD封装最新。1.3 研究容1.3.1 DC-DC转换器的介绍对DC-DC转换器作了简要介绍，包括DC-DC转换器的基本原理，研究背景，以与原理图。并对其调制方式做了简单介绍和说明。1.3.2电荷泵电压变换器的介绍 对电荷泵电压变换器做了简要介绍。包括电荷泵的基础原理，优缺点和发展情况。并对将电荷泵稳压器用于低功率便携式-低于5OOmA的输出电流，提供更高的小效率以与比传统电源管理解决方案更低成本的电源方案做出简要说明。1.3.3 针对LDO的研究与设计 针对提高瞬态响应性能，提出了一种双反馈环路的LDO线性稳压器。在这个LDO中，误

21、差放大器由两级差分运放组成。第一级主要用来提供增益和带宽，由基准电压和反馈电压Vfb作为其差分输入；第二级用来提供快速瞬态响应，因此也将LDO的输出Vout的分压Vfb引进，和第一级运放的输出一起，作为第二级的差分输入。此外，还运用了SRE技术，进一步提高瞬态响应的性能。另外，在该芯片的软启动电路中，使用了反相导通的二极管进行高温补偿，这种新颖的高温补偿技术使得LDO的工作温度围能够扩展到-40-130 。C。该芯片采用了CSMC公司O.5um CMOS混合信号工艺进行流片测试。1.4 论文组成和安排论文的第一章为绪论，首先介绍论文的课题背景；接着对LDO线性稳压器芯片、DC-DC转换器芯片的

22、特点和研究现状做一个简单的回顾，以此引出本文展开的研究容；接着给出论文的组成和安排；最后对本文的创新点进行了介绍。论文的第二章对DC-DC转换器，电荷泵变换器，便携式设备用LDO做了简单介绍。并对LDO做了一个基础理论研究，包括频率补偿、压差、瞬态响应、线性调整率、负载调整率等。并在最后做一个小节。论文第三章给出了本文所提出的最大输出电流800mA、高性能LDO线性稳压器的电路设计。并对LDO线性稳压器做了软件仿真。论文第四章对整篇论文做一个总结。2. 便携式电子设备电源管理芯片基础 在便携式电子设备电源管理芯片研究领域，主要有DC-DC转换器，电荷泵电压变换器和LDO。 DC-DC转换器，由

23、于其功率晶体管(一般是MOS管或肖特基二极管)工作在开关状态，所以被称之为开关电源。开关电源通过调节功率晶体管的导通占空比，来控制输出电压。其功率管由于工作在开关状态，沟道电阻小，并且基本不受输入电压的影响，因此开关电源的转换效率高，一般情况下可以达到80-95%。电荷泵电压变换器是利用电容的充放电来提供稳压电源，由于其功率管也是工作在开关状态，因此它实际上也是一种DC-DC变换器。电荷泵电压变换器的输出即可以约为输入电压的两倍，亦可以为输入电压的反相。 LDO是一种基于传统电压闭环反馈控制的线性稳压器，具有噪声低、结构简单、成本低与封装尺寸小等突出优点，因而在便携式电子产品中应用广泛5。LD

24、O的调整功率管工作在线性围，因此它属于线性稳压电源。压差是LDO线性稳压器的重要指标，LDO压差(dropout voltage)的定义为，输入电压减小到使电路停止调制时的输入输出电压差。而LDO的转换效率，则由调制时输出输入电压的比值决定。让LDO工作在调制区临界点附近，可得到相对较高的转换效率。LDO的压差越低，能得到的最大转换效率也越高。近年来，已有不少文献报道了各种低压差LDO，这样，可极提高LDO的转换效率。2.1 DC-DC转换器基础DC-DC转换器一般由控制芯片，电感线圈，二极管，三极管，电容器构成。在讨论DC-DC转换器的性能时，如果单针对控制芯片，是不能判断其优劣的。其外围电

25、路的元器件特性，和基板的布线方式等，能改变电源电路的性能，因此，应进行综合判断。用MOSFET替换BJT晶体管作为外围电路的开关部件对效率的影响。效率会相应提高。因为BJT管需要对其基极提供驱动电流，这增加了电路的电流消耗，而MOSFET是电压驱动，无需对其栅极提供电流，也就不会增加电路的电流消耗。但是，实际应用时请考虑MOSFET是否对周边元器件产生影响。DC-DC转换器（开关调整器）通过开关动作进行升压或降压，特别是晶体管或场效应管处于快速开关时，会产生尖峰噪音，以与电磁干扰。Buck型DC-DC转换器设计中常采用PWM反馈控制方式以调节输出电压或电流。PWM控制方式分电流模式控制和电压模

26、式控制两种方式。电流模式控制方式是电流环和电压外环双环控制UJ输入电压和负载的变化将首先反应在电感电流上，在输入电压或负载改变时具有更快的响应速度。电流模式控制方式有峰值电感电流控制和平均电感电流控制两种方式。峰值电感电流控制由于其优点被广泛应用L=J但其存在固有的开环不稳定现象，在提高快速性的同时，也带来了稳定性的问题。当输入电压降至一个接近输出电压的值时，占空比向最大导通时间增加，输入电压的进一步降低将使主开关在超过一个周期的时间里保持导通状态，直到占空比达100 %，这时电路可能会发生子谐波振荡，需要通过一个斜率补偿电路来保持这种恒定架构的稳定性，在大占空比情况下是通过给电感电流信号增加

27、一个补偿斜坡来实现的。设计降压型DC-DC转换器时，解决固定频率峰值电流控制方式的开环不稳定情况需要做深入的研究。 DC-DC转换器是一种开关电源，从功能上划分，可分为三种基本类型；降压型转换（Buck Converter)、升压型转换器(Boost Converter)、降压一升压型转换器(Buck-Boost Converter)。由于降压型转换器在便携式设备中的应用最为广泛，且其他类型的DC-DC转换器，在调制方法和控制环路上，基本原理同降压型的一样，因此只针对降压型DC-DC转换器做背景知识介绍6。2.1.1 降压型DC-DC转换器拓扑结构 图2-1降压转换器拓扑结构图 图2-1是降压

28、型DC-DC转换器的基本拓扑结构图。Vin为输入电压；S1为上开关管(High Side Switch)，一般用功率MOS管实现；S2为下开关管(Low Side Switch)，可用功率MOS管或功率肖特基二极管实现；L和Cout分别为滤波电感和滤波电容；Rout为DC-DC转换器的负载。通过S1和S2的轮流导通与截止，对输入电压进行直流降压转换。 将Sl在一个开关周期T中导通的时间记为ton；相应的，其导通占空比ton/T记为D。将S2在一个开关周期T中导通的时间记为tOFF：相应的，其导通占空比ton/T记为D。先来看ton+toff =T时的情况，此时SW节点的电压Ysw波形如图(a)

29、所示，电感电流IL的波形如图(b)所示。 图2-2BUCK转换器电感电流连续时的波形图(a)Vsw；(b)IL 在0ton时间段，S1导通，S2截止，SW点的电压为VSW等于输入电压Vin；而在ton-T时间段，S1截止，S2导通，SW点的电压为0。从图(a)可以看出，Vsw是一方波电压,其平均值为： （2.1） 另一方面，对于电感电流IL来说，在0-t0时间段，S1导通，S2截止，IL以某个固定斜率上升，该斜率可表示为： （2.2）Ton-T时间段，S2导通，S1截止，IL以固定斜率下降，该斜率可表示为：（2.3） 在降压转换器处于稳定状态下时，输出电流Iout就等于IL的平均值，并且电感电

30、流上升段的增量与下降段的相等。因此， （2.4)(2.5) 以上的分析是基于图的波形。从图中可以看出，ton与toff之和等于一个周期T,并且电感中也始终有电流，因此这种工作状态被称为电感电流连续模式。由于输出电流Lout即等于电感电流的平均值，那么当Iout减小到一定程度时，就会出现在一个周期当中，电感电流将保持为0一段时间的状况，如下图，这种工作状态也因此被称为电感电流不连续模式。除输出电流Iout过小以外，周期T过长，电感L过小也都能引发电感电流不连续的工作状态。图2-3 Buck转换器电感电流不连续时的波形图(a)Vsw和(b)IL 从图2-3中可以看出间段，电感电流不连续模式的一个重

31、要特征是，ton+toffIout时，Ic大于0,电容充电；在ILVin，电荷泵工作在升压模式，称为Boost或Step up。相反，若VoutVin，电荷泵工作在降压模式，称为Buck或step down。改变电容数和开关的位置，可以得到其他的增益比，包括整数比和分数比。图2-7所示为实现Gain=的电荷泵工作状态的等效电路图。图2-7具有X增益的电荷泵工作状态等效电路图从图中可看出，开关的位置没有画出，但表示出了电荷泵的两个状态。该电荷泵包括两个开关电容C1和C2。在相位1，即充电相位，C1和C2串联，从电源VIN补充电荷。在相位2，即放电相位，C1和C2并联，将电荷转移至负载RL。二 开

32、关导通电阻 影响实际输出电压大小的原因之一即是开关的导通电阻。当开关闭合时，流向负载的电流流过开关，但不同于理想开关，实际电路中导通开关两端的电压差Von不等于0，这将损失部分功率。Von越大，则损失的功率越大。其引入的功耗可通过开关的等效导通电阻来表示，记作Ron，定义为： （2.11）对于固定拓扑结构、负载确定的电荷泵，流过开关的电流I的大小与负载电流成正比，的功率也越大负载电流确定，一般I值也确定。Ron越大，说明Von越大，损失的功率也越大。三 等效输出电阻 理想情况下，电荷泵输出稳定的电压。在实际情况下，电荷泵输出电压的大小受到负载等因素影响。负载电流越大，输出电压越小。对电荷泵输入

33、输出特性用戴维南模型进行等效分析，用开路输出电压和等效串联输出电阻来模拟输出特性。等效串联输出电阻记作Rs，表征负载等因素对输出电压大小的影响程度，反映了电荷泵带负载的能力。仍以2.2节中的X2增益电荷泵为例为例，其输出电压表达式由上节推导得出。其中，2Vin表示开路输出电压，8RonIL表示负载电流对输出电压的影响。其等效串联输出电阻为（2.12)该电荷泵等效电路如图2-9所示。最终得到的输出电压可表示为(2.13)图2-9 X2增益电荷泵等效电路四 输出电压波纹 连接输出节点的开关电容受充放电电流影响，使输出节点电压出现纹波，其波形如图3-3所示，纹波电压被记作VR。VR的大小与电容大小，

34、充放电电荷数有关，可通过VOUT下降值进行推导。在电荷泵的充电相位，与输出节点相连的开关电容COUT独自提供输出负载电流IL，此时VOUT下降。其下降幅度VR决定于（2.14）其中，假设负载电流IL变换很小，近似为常数，T表示开关周期大小，f表示开关频率。五 转换效率DC-DC转换器的输出信号功率能量来源于直流电源，其能量的转换效率是一个重要指标。转换效率记作，表示为输出功率Pout与输入功率Pin的比值，即（2.15）与功率损耗的关系为（2.16）从上述两式可看出，越大，则功率利用越有效，系统功耗越小。转换效率的重要性不单表达在节能方面。更实际而重要的意义在于在实现大功率输出的转换器时，若过

35、低，则功耗过大。这部分功耗被转换成热能，使系统温度上升，降低系统工作的稳定性和可靠性。 六 功率损耗分析功率损耗的来源是开关导通电阻引起的功耗和系统控制电路与动态电流引起的功耗。电荷泵的功率开关通常由MOSFET开关管实现，具体来看，系统的功率损耗主要包括以下几个方面9： （1）MOSFET开关的导通电阻损耗：I2Ron （2）MOSFET栅极充放电功率损耗 （3）MOSFET漏源极充放电功率损耗 （4）开关电容的等效串联电阻ESR损耗：I2RESR （5）其他控制电路的功率损耗2.3 便携式设备用LDO基础 LDO是low dropout regulator，意为低压差线性稳压器，是相对于传

36、统的线性稳压器来说的。传统的线性稳压器，如78#系列的芯片都要求输入电压要比输出电压高出2V-3V以上，否则就不能正常工作。但是在一些情况下，这样的条件太过于苛刻，5v转3.3v,输入与输出的压差只有1.7v，显然是不满足条件的。针对这种情况，才有了LDO类的电源转换芯片。 近几年来，随著半导体技术的发展，表面贴装的电感器、电容器、以与高集成度的电源控制芯片的成本不断降低，体积越来越小。由于出现了导通电阻很小的MOSFET可以输出很大功率，因而不需要外部的大功率FET。例如对于3V的输入电压，利用芯片上的NFET可以得到5V/2A的输出。其次，对于中小功率的应用，可以使用成本低小型封装。另外，

37、如果开关频率提高到1MHz，还能够降低成本、可以使用尺寸较小的电感器和电容器。有些新器件还增加许多新功能，如软启动、限流、PFM或者PWM方式选择等。 一般线性稳压器具有低压差和高转换效率。它有一个广泛的应用前景，特别是在便携式电子领域。然而,如果我们对PMOS增加一个同源反向放大的元素,就会有一个高输出阻抗,使输出杆的位置改变，负荷和电路稳定性低。所以我们需要LDO频率补偿线圈,以满足其稳定严格要求。目前典型的商业LDO是多元线性，补偿负载电容也极为普遍为1F，2.2 F到10F。在LDO运算放大器模块、性能调整模块和电阻的反馈模块分析的基础上,本文运用多元线性补偿、部米勒补偿和前馈补偿这三

38、个方法使频率补偿和模拟以0.5微米CMOS技术测评模式来满足在负载电容稳定性在0.1UF的要求。LDO的应用非常简单，很多LDO仅需在输入端与输出端各接一颗电容即可稳定工作。在LDO的应用中需要考虑压差、静态电流、PSRR等重要参数。在以电池作为电源的系统中，应当选择压差尽量低的LDO，这样可以使电池更长时间为系统供电，比如NCP600，NCP629等等。静态电流Iq是Iquiescent的缩写，指芯片自身所消耗的电流。在一些低功耗应用中，应当尽量选择Iq小的LDO4。一些工程师在设计低功耗系统时，仅考虑MCU本身消耗的电流，而忽略电源芯片上所消耗的电流，使整个系统的待机功耗不能达标，曾经见过

39、有的工程师在低功耗系统中选用78L05为MCU提供电源，查阅数据手册可以得知78L05静态电流为1mA，不适合低功耗应用，应该选择NCP583等等2。在射频、音频、ADC转换等应用系统中，PSRR（电源纹波抑制比）是一个很重要的参数，其表达了LDO的抗噪能力，PSRR值越高LDO输出纹波越低。下面列出了LDO的一些重要特性与应用方向。 研究线性稳压器的动机来自于人们对高性能电源供电电路需求的日益增长，我们总是希望为便携式产品供电的电源管理芯片能够做到高集成度、高可靠性、低噪声、抗干扰、低功耗，突破散热瓶颈，高效节能，延长电池寿命，提高产品性能。而这也正是推动电源管理技术发展的主要因素。深入研究电源管理技术的发展趋势，使我们认识到LDO线性稳压器是实现便携式产品对高性能电源管理要求的极具竞争力的解决方案1。因此开展研究LDO线性稳压器的工作具有十分重要的意义。2.3.1 LDO线性稳压器基础图2-10 LDO的基本结构框图 基本的LDO线性稳压器如图2-10所示，主要模块有：带隙基准