中文引用格式： 徐晴昊. 一種快速瞬態(tài)響應(yīng)片上LDO電路[J]. 電子技術(shù)應(yīng)用，2023，49(3)：67-71.
英文引用格式： Xu Qinghao. A fast transient response on-chip low-dropout regulator[J]. Application of Electronic Technique，2023，49(3)：67-71.
0 引言
一個(gè)典型的片上電源管理系統(tǒng)可能存在多個(gè)無(wú)片外電容型的LDO，對(duì)手持設(shè)備而言其所用片上LDO的功耗將決定其待機(jī)時(shí)間和最終壽命，因此如何設(shè)計(jì)低功耗和低壓差的LDO為現(xiàn)代電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)的熱點(diǎn)研究方向。
傳統(tǒng)LDO通過(guò)在其輸出端口增加一個(gè)大片外電容的方式來(lái)提升環(huán)路穩(wěn)定性并減少瞬態(tài)時(shí)輸出電壓的過(guò)沖及瞬態(tài)響應(yīng)恢復(fù)時(shí)間。但受封裝尺寸限制，大的片外補(bǔ)償電容無(wú)法進(jìn)行單片集成，因此傳統(tǒng)方案不適用于對(duì)片上LDO進(jìn)行補(bǔ)償，需探索新的頻率補(bǔ)償和瞬態(tài)響應(yīng)提升方案。
由LDO供電負(fù)載的性能受其瞬態(tài)性能影響，LDO瞬態(tài)性能主要由其環(huán)路穩(wěn)定性、單位增益帶寬和輸出功率管柵端電壓充放電擺率決定。LDO中輸出功率管具有較大面積，其將在環(huán)路中引入不可忽視的寄生電容，因此輸出功率管柵端電壓充放電擺率對(duì)LDO瞬態(tài)性能起主要作用。已有多種電路結(jié)構(gòu)被提出用于片上LDO的頻率補(bǔ)償和其瞬態(tài)響應(yīng)性能的優(yōu)化，在大部分補(bǔ)償方案中設(shè)計(jì)者將LDO等效為三級(jí)運(yùn)放后采取基于極點(diǎn)分離的嵌套米勒補(bǔ)償方式來(lái)保證環(huán)路的穩(wěn)定性。不同的擺率增強(qiáng)技術(shù)也被提出用于提升電路瞬態(tài)性能，但存在因輕重載擺率增強(qiáng)不對(duì)稱導(dǎo)致電路在輕重載時(shí)瞬態(tài)響應(yīng)特性不對(duì)稱的缺陷。
針對(duì)上述問(wèn)題，本文基于雙有源反饋米勒補(bǔ)償結(jié)構(gòu)(DAFMCC)提出了一種新型快速瞬態(tài)響應(yīng)片上LDO電路，其環(huán)路具有更大的單位增益帶寬、良好的環(huán)路穩(wěn)定性，且位于輸出功率管柵端的推挽驅(qū)動(dòng)級(jí)可確保電路在輕重載時(shí)具有對(duì)稱的瞬態(tài)響應(yīng)特性。最終所設(shè)計(jì)LDO在2 V~4 V電源電壓下輸入輸出最小壓差為200 mV，最大負(fù)載電流為120 mA，瞬態(tài)響應(yīng)恢復(fù)時(shí)間≤0.7 μs，最小相位裕度≥60°。
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作者信息：
徐晴昊
（中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第五十八研究所，江蘇 無(wú)錫214035）
