大擺幅輸入線穩(wěn)壓源設(shè)計(jì)課件

1、大擺幅輸入線性穩(wěn)壓源設(shè)計(jì)天津大學(xué)ASIC設(shè)計(jì)中心王君目錄研究背景及國(guó)內(nèi)外研究成果項(xiàng)目LDO設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)突破LDO設(shè)計(jì)參考文獻(xiàn)一、研究背景電源管理的發(fā)展趨勢(shì)LDO的優(yōu)勢(shì)開(kāi)關(guān)電源的優(yōu)勢(shì)典型LDO系統(tǒng)圖國(guó)內(nèi)外主要研究成果林肯莫拉等補(bǔ)償（動(dòng)態(tài)、靜態(tài)）LDO軟啟動(dòng)電路設(shè)計(jì)PSR噪聲二、大擺幅輸入下關(guān)鍵性問(wèn)題（10-40V）軟啟動(dòng)電路開(kāi)關(guān)電源中應(yīng)用較多LDO要看應(yīng)用環(huán)境USB多路供電高壓輸入LDOUSB使用高壓輸入Soft-Start電路設(shè)計(jì)（1）A Compact Ramp-Based Soft-Start Circuit for Voltage Regulators 2009，CIRCUITS AND

2、 SYSTEMSII: EXPRESS BRIEFS（SCI Q2）改進(jìn)思路：壓控電流源（至少可以寫一個(gè)專利）實(shí)現(xiàn)電路Soft-Start電路設(shè)計(jì)（2）A Current-Limiter-Based Soft-Start Scheme for Linear and Low-Dropout Voltage Regulators(會(huì)議)補(bǔ)償問(wèn)題ESR電阻補(bǔ)償（會(huì)帶來(lái)過(guò)充問(wèn)題）DFC補(bǔ)償VCCS補(bǔ)償米勒補(bǔ)償（無(wú)電容比較好使）AFCS補(bǔ)償PSR提高兩級(jí)結(jié)構(gòu)電荷泵結(jié)構(gòu)存在問(wèn)題瞬態(tài)電流穩(wěn)定性PSR一、上電瞬態(tài)電流問(wèn)題分析瞬態(tài)電流原因分析結(jié)果紅線為瞬態(tài)電流值綠線為C點(diǎn)電壓值分析結(jié)果：主要是因?yàn)樵谏想娝查g，C

3、點(diǎn)電壓過(guò)高（6.5V左右）導(dǎo)致NMOS調(diào)整管上電時(shí)開(kāi)啟，出現(xiàn)瞬態(tài)充電電流導(dǎo)致，隨著電容充電，旁路電容上的電壓上升，而且環(huán)路逐漸形成，誤差放大器的狀態(tài)趨于穩(wěn)定，瞬態(tài)電流準(zhǔn)見(jiàn)下降文獻(xiàn)中解決方案根據(jù)論文中的方案主要由三那種解決辦法：文獻(xiàn)1種Vref緩慢上升文獻(xiàn)2中使環(huán)路先斷開(kāi)（運(yùn)放輸出接地），給電容緩慢充電，充滿后最后再閉合環(huán)路文獻(xiàn)3方法，是運(yùn)放緩慢開(kāi)啟解決方案選擇LDO輸入為高壓時(shí)，上電buffer輸出會(huì)有過(guò)充電壓。即使Vref緩慢上升，這個(gè)問(wèn)題依然存在如果使運(yùn)放緩慢開(kāi)啟， buffer輸出過(guò)充電壓?jiǎn)栴}依然存在方案2中的方法犧牲較大加入斜坡信號(hào)之后的仿真效果斜坡發(fā)生器的設(shè)計(jì)仍然存在問(wèn)題：ramp上

4、電過(guò)充造成開(kāi)啟速度高于理想情況解決辦法兩次斜坡發(fā)生電路：有犧牲修改buffer輸出處的PMOS開(kāi)關(guān)：無(wú)犧牲。選擇方案2，將ap40g40d1改為sp40g40d1修改后的仿真結(jié)果二、穩(wěn)定性問(wèn)題通過(guò)對(duì)各個(gè)補(bǔ)償方案的分析及實(shí)驗(yàn)，暫時(shí)選擇VCCS補(bǔ)償?shù)姆桨?，下圖為仿真結(jié)果Stb仿真方法（Middle brooke）Measurement of loop gain in feedback systemsStb仿真結(jié)果（10mA and 5mA）瞬態(tài)仿真每段時(shí)間輸入瞬態(tài)10mA電流不同溫度下的仿真結(jié)果不同輸入電壓下的仿真結(jié)果加入基準(zhǔn)電路之后的整體電路下一步工作嘗試其他補(bǔ)償方案，找到更優(yōu)的LDO頻率補(bǔ)償方

5、法上電斜坡電路在溫度變化時(shí)充電電流的變化會(huì)影響充電時(shí)間，進(jìn)而影響開(kāi)啟速度，瞬態(tài)電流的大小會(huì)有變化，嘗試解決方案（127攝氏度時(shí)會(huì)有20mA瞬態(tài)電流）提供壓控電流源，通過(guò)檢測(cè)輸入電壓，控制充電電流，以使LDO開(kāi)啟速度更快。研究PSR的提高方法思考限流保護(hù)電路的加入?yún)⒖嘉墨I(xiàn)A Capacitor-Free CMOS Low Dropout Regulator With Damping-Factor-Control Frequency Compensation（SCI）A Compact Ramp-Based Soft-Start Circuit for Voltage Regulators，200

6、9，CIRCUITS AND SYSTEMSII: EXPRESS BRIEFS（SCI Q2）A Current-Limiter-Based Soft-Start Scheme for Linear and Low-Dropout Voltage Regulators(會(huì)議)A Compact Fully-Integrated Extremum-Selector-Based Soft-Start Circuit for Voltage Regulators in Bulk CMOS Technologies（SCI Q2）Measurement of loop gain in feedback systems， Middle brookeA Frequency Compensation Scheme for LDO Voltage Regulato