基于前馈补偿的快速响应无片外电容LDO设计

来源：电子测量技术杂志2024年第17期北京时间：

作者：孙帆，黄海波，卢军，王卫华，彭国生

单位：湖北汽车工业学院电气与信息工程学院 十堰 442002

摘要：无片外电容低压差线性稳压器(LDO)可以为高度集成的片上系统(SoC)提供低噪声、低纹波的电源电压。针对无片外电容LDO瞬态响应速度较慢、稳定性较差的问题，采用有源前馈补偿技术加快功率管的充放电速率，提高LDO的瞬态响应速度；且引入左半平面零点，改善系统的稳定性。同时，前馈补偿电路可以使LDO在轻载和重载之间变化时，自适应地在二级级联放大器和三级级联放大器结构之间切换，确保LDO在全负载范围内保持稳定。采用TSMC 0.18 μm CMOS工艺进行电路的设计。仿真结果表明，在片上负载电容为20 pF且负载电流在0~200 mA变化时，设计的无片外电容LDO能够工作在1.7~2.8 V的输入电源电压下，稳定输出1.5 V的供电电压，系统在全负载范围内的相位裕度大于45°。当负载电流在1 μs内，在0 mA和200 mA之间跳变时，过冲和下冲电压小于100 mV，恢复时间低于0.6 μs。设计的LDO在高稳定性、快速瞬态响应和宽负载范围方面取得了较好的性能。

关键词：无片外电容LDO;前馈补偿;环路稳定性;快速瞬态响应;宽负载范围

基金资助：湖北省技术创新专项(揭榜制)科技项目(2023BEB015)、湖北省教育厅科学技术研究项目(Q20221805)资助