如何使用多相降压型脉冲宽度调制控制器设计LDO

　　随着智能化理念深入生活的方方面面，各类终端产品有了更高的应用需求，对于电源管理芯片的要求也就随之提高。在所有电源管理方案中，低压差线性稳压器（Linear Voltage Regulator，LDO）越来越备受瞩目。据统计，在电源芯片应用上，LDO市场份额高达20%。

　　本论文设计了一款适用于某多相降压型脉冲宽度调制控制器的LDO。该LDO输入电压范围在3-l0V，当电源电压在3V-6V之间，LDO进入临界压差（dropout）电压域，在6V-10V之间，输出电压稳定在5.5V左右。综合LDO的工作原理和多相降压型脉冲宽度调制控制器对LDO的要求，设计了LDO的各组成模块，包括带隙基准电压源（Band Gap Reference，BGR）、误差放大器（ErrorAmplifier，EA）、功率管（Pass Transistor）、辅助电路等。设计采用华虹0.35umBCD工艺，利用Cadence的SPECTRE软件对各组成模块和整体LDO电路进行仿真。最后设计了LDO的版图。

　　本设计创新之处在于：针对功率管上电启动时存在漏极电流偏大导致电路功耗增加的问题，提出一种启动冲击电流抑制电路，引入一个NMOS管，通过其源极向功率管栅板注入电荷，提高功率管栅极电压，很好地抑制了功率管在上电启动过程中漏极电流较大的问题，降低了电路功耗。另外，为更好地稳定BGR的输出电压，采用电流型放大器，形成两路环路结构，并强制两路电流相等，使基准输出更稳定，且与采用电压型放大器相比节省了面积。

　　对LDO整体电路进行TT、SS、FF多工艺角仿真，结果表明：当温度在-40℃一125C之间变化时，LDO输出电压变化最大值在47mV左右，温度系数约为52ppm/C。多工艺角下的电源电压抑制比（Power Supply Rejection Ratio，PSRR）在低频条件下最小值为-40dB左右，最大值为-8ldB左右。线性调整率约为1.6mV/V。当负载电流在0-100mA之间时，其负载调整率为0.034mV/mA。在满载条件下，相位裕度为71，系统较为稳定。dropout电压值为0.16V左右。LDO静态电流值为0.36mA。综合各个性能参数，本文的LDO实现了设计目标，达到了多相降压型脉冲宽度调制控制器的要求。