快速瞬态响应的低压差线性稳压器文献综述
2020-04-28 20:18:27
目前电源管理类芯片已经广泛的应用于人们的日常生活中,尤其是在电子设备领域,电源管理芯片在电子设备系统中担负起对电能的变换、分配、检测等职能。
其性能的优劣直接影响系统的性能[1]。
电源管理芯片主要包括两大类,低压差线性稳压器(Low Dropout Regulator)和开关电源(Switch Power Supply)。
LDO 是一种线性稳压器,使用在其线性区域内运行的晶体管或场效应管(FET),从应用的输入电压中减去超额的电压,产生经过调节的输出电压。
开关电源拥有更高的效率和更大的电流输出能力,但外围器件较复杂,包含较大面积的电感,而LDO有更少的外围器件,更加利于集成,输出电压纹波小,噪声低,精度高[2][3],适合高精度电子设别,适合于片上集成。
在集成电路(IC)技术的发展与进步下,特别是在超低功耗领域,及片上系统(SOC)的出现,消费电子类产品(如笔记本、智能手机和可穿戴设备)的兴起,使得低功耗成为电源产品设计时一个重要的考虑因素,大部分的电子产品会长期处于待机状态,为提高电源效率,电子产品处于待机状态时,电子设备必须具备极低的功率消耗。
而设备被使用时,必须快速从待机状态下恢复过来,进入正常工作状态,甚至很多设备有着多种工作状态以实现低功耗,电子产品使用时间也越来越随机和碎片化;此外,物联网兴起的同时,移动终端要求低功耗的同时对其成本,体积也提出了的要更高求,在移动终端中大多采用低电压供电(如纽扣电池)以降低成本,缩小体积,降低功耗。
这使得针对该类应用场景的供电电源管理芯片(LDO)必须在低电压供电的情况下,快速的响应各种负载或工作状态切换,甚至是在极空载和极重载工作切换下,保持输出电压的稳定。
图1 传统LDO结构图 如图1所示,传统的LDO(Low Dropout Regulator)的功率管(MOS晶体管)工作在线性区,采用高增益的误差放大器,比较输出电压Vout与参考电压Vref之后放大输出。
放大后的电压驱动功率管,控制MOS晶体管的栅极电位,控制晶体管的导通程度,在漏源电压固定的情况下,输出不同的电流。