如何设计升压型电源管理电路的内部LDO详细论文说明

　　本论文所涉及的电源管理方案来源于与台湾某上市公司的横向合作项目。在电源管理产品朝着低功耗、高效率和智能化方向发展的形势下，论文采用了一种开关电源与低压降（LDO）线性电压调节器结合应用的集成方案，即将LDO作为升压型电源管理芯片的内部供电模块。按照方案的要求，本文设计了一种含缓冲级的低压降线性电压调节器。设计采用0.6um30VBCD工艺，实现LDO的输入电压范围为6~l3V；满足在-25~85℃的工作温度范围内，输出电压为5V；在典型负载电流（12.5mA）下，LDO的压降电压为120mV。

　　文章首先阐述了整个方案的工作原理，给出LDO设计的指标要求；其次，依据系统方案的指标要求和制造工艺约束，实现包含误差放大器、基准源和保护电路等子模块在内的电压调整器；此外，文章还着重探讨了“如何利用放大器驱动100pF数量级的大电容负载”的问题；最后，给出整个模块总体电路的仿真验证结果。

　　LDO的架构分析和设计以及基准源的设计是本文的核心内容。

　　在LDO架构设计部分，文章基于对三种不同LDO拓扑的分析，选择并实现了含缓冲器级的LDO。设计中通过改进反馈网络，采用反馈电容，实现对LDO的环路补偿。同时，为提高误差放大器驱动功率管的能力、适应LDO低功耗发展的需求，文章探讨了如何使用放大器驱动大负载电容的问题。基于密勒定理和根轨迹原理，本文通过研究密勒电容的作用，采用MPC（Miller-Path-Compensation）结构，实践了两级放大器驱动大负载电容的方案，并把MPC补偿技术推广到三级放大器的设计中。

　　文章设计的CRF（CRF：Current Reference controlled by Feedback）电流基准是基于对传统自启动基准电流源的改进实现的。CRF基准电流源架构中存在一条阻性的电流通路，确保其在加载电源电压的过程中能够实现快速启动，响应速度达到1us；而传统自启动基准电流源在相同的设计参数下，响应速度长达120us。CRF基准电流源突破了响应速度对其应用的限制。

　　本文中高阶温度补偿的能隙基准电压源，是在线性温度补偿的基础上实现的。电路基于能隙基准电压的产生原理，采用I-V补偿方法，将与温度非线性关系的补偿电流引入线性补偿后的基准电压源中。非线性电流所产生的电压修正了线性补偿后基准源的温度特性曲线；在-40~100℃温度范围内，本文实现相对温度系数为3.53ppm/C的能隙基准源电路。

　　通过系统的联合仿真验证，本文的工作完全达到设计方案的指标要求，是设计理论与实际应用的一次有价值的尝试。