一种低电压高精度LDO稳压器的设计
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ｎＰｆｉｃｉｅｎｔ
中图分 类号 ：ＴＮ４３ 文献标 识码 ：Ａ 文章 编号 ０２１ ９－２７１ ３（２０１ ６）０１·０２－０３０－０５
收 稿 日期 ：２０１５—０８—２８ — ３０—
回 国 品 ．如 移 动通 讯 装 置 、电 子 阅览 器 等 快速 发 展 ，需求 量 越来 越 大 。稳 压器 是 此 类 电子 设备 中不 可或 缺 的组 成部 分 。其 性 能高 低 直 接 关 系到设 备 的技术 指标 。传 统稳压 器 的输 出通 常 比输 入 低 ２．５～３ Ｖｔ ，导 致其 功耗 高 。难 以在 低 压 下 工作 。低 压 降线性 稳压 器 （ＬＤＯ）可 以做 到输 出 电压 略 低 于输 人 电压 ，具有 结 构 简 单 、功 耗 低 、精 度 高 、 负载 调整 率好 等优 点 ，得 到广 泛应 用 。另外 ，随着 深 亚微 米 集 成 电路 技 术 的不 断 发 展 ．ＣＭＯＳ工 艺 尺 寸 逐 渐 缩 小 ，集 成 电路 的 电源 电压 变 得越 来越 低 。研 究 基 于标 准 ＣＭＯＳ工 艺 的 低 压 电 源 的设 计 是 十分 必 要 的 。 因此 ，本 文 设 计 了输 出 电 压 为 ０．９ Ｖ 的 ＬＤＯ，具有 精度 高 、功 耗低 、电源 电压 低等 优点 ，适合 便 携 式 电子产 品 的需 要 。
第 １９卷 第 １·２期 ２０１６年 １·２月
奄渌艘艇 阂
Ｐ０Ｗ ＥＲ ＳＵＰＰＬＹ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＩＥＳ ＡＮＤ ＡＰＰＬＩＣＡＴＩＯＮＳ
Ｖｏ１．１９ Ｎｏ．卜 ２ Ｊａｎ．＆Ｆｅｂ．２０１６
一 种低 电压高精度 ＬＤＯ稳压器 的设计
刘 宗福 ．马 冬 冬 （解放 军 ９２７８５部 队 ，河北 秦 皇 岛 ０６６２００）
Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ＬＤＯ Ｒｅｇｕｌａｔｏｒ ｗｉｔｈ Ｈ ｉｇｈ Ａｃｃｕｒａｃｙ ａｎｄ Ｌｏｗ Ｖｏｌｔａｇｅ
ＬＩＵ Ｚｏｎｇｆｕ，Ｍ Ａ Ｄｏｎｇｄｏｎｇ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｏ ｓａｔｉｓｆｙ ｔｈｅ ｐｏｒｔａｂｌｅ ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ｐｒｏｄｕｃｔｓ’ ｎｅｅｄｓ ｏｆ ｌｏｗ ｖｏｌｔａｇｅ ａｎｄ ｌｏｗ ｐｏｗｅｒ ｄｉｓｓｉｐａｔｉｏｎ ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｓｏｕｒｃｅ，ａ ｌｏｗ ｄｒｏｐｏｕｔ ｖｏｌｔａｇｅ ｒｅｇｕｌａｔｏｒ ｗｉｔｈ ｌｏｗ ｓｕｐｐｌｙ ｖｏｌｔａｇｅ，ｌｏｗ ｐｏｗｅｒ ｄｉｓｓｉｐａｔｉｏｎ，ｌｏｗ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｃｏｅｆ ｉ ｃｉｅｎｔ ａｎｄ ｈｉｇｈ ＰＳＲＲ ｉｓ ｄｅｓｉｇｎｅｄ．Ｓｏｍｅ ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ ｉｓ’ｍａｄｅ ｏｎ ｔｈｅ ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ ｃｉｒｃｕｉｔ． Ｔｈｅ ｂａｎｄｇａｐ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｃｉｒｃｕｉｔ ｉｓ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｈｅ ｓｕｍ ｏｆ ｐｏｓｉｔｉｖｅ ａｎｄ ｎｅｇａｔｉｖｅ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｃｏｅｆｉ ｃｉｅｎｔ ｃｕｒｒｅｎｔ．Ｔｈｅ ｅｒｏｒ ａｍｐｌｉｆ ｉｅｒ ｉｓ ｒｅａｌｉｚｅｄ ｂｙ ｔｗｏ－ｓｔａｇｅ ａｍｐｌｉｆ ｉｅｒ，ａｎｄ ｔｈｅ ｐａｓｓ ｅｌｅｍｅｎｔ ｉｓ ＰＭＯＳ．Ｔｈｅ ＬＤＯ ｉｓ ｉｍ ｐｌｅｍｅｎｔｅｄ ｉｎ ａ ｓｔａｎｄａｒｄ ０．２５ｕｍ ＣＯＭ Ｓ ｐｒｏｃｅｓｓ ａｎｄ ｓｉｍｕｌａｔｅｄ ｗｉｔｈ ＨＳＰＩＣＥ．Ｔｈｅ ｓｉｍ ｕｌａｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔ ｉｓ ａｓ ｆｏｌｌｏｗｓ：ｏｕｔｐｕｔ ｖｏｌｔａｇｅ ｂｅｉｎｇ ９００ｍＶ，ｄｒｏｐｏｕｔ ｖｏｌｔａｇｅ ｂｅｉｎｇｌ７０ｍＶ，ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｃｏｅｆ ｉ ｃｉｅｎｔ ｉｓ ８．４ｐｐｍ／。Ｃ，ａｎｄ ｔｈｅ ｍａｘｉｍ ａｌ ｏｕｔｐｕｔ ｌｏａｄ ｃｕｒｒｅｎｔ １５ｍ Ａ．Ｔｈｅ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ ｄｅｓｉｇｎｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ ｃａｎ ｓａｔｉｓｆｙ ｔｈｅ ｎｅｅｄ ｏｆ ｐｒａｃｔｉｃａｌ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ． Ｋｅｙ Ｗ ｏｒｄ：ｌｏｗ ｄｒｏｐｏｕｔ ｌｉｎｅａｒ ｖｏｌｔａｇｅ ｒｅｇｕｌａｔｏｒ；ｂａｎｄｇａｐ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｃｉｒｃｕｉｔ；ｌｏｗ ｖｏｌｔａｇｅ；ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ
考 电压 Ｕ．Ｅｒ，输 出到误 差放 大器 反相端 。采样 电阻 网
络对 输 出电压 采样 得 到反 馈 电压 。输 入 到误 差 放 大
１ ＬＤＯ 的 基 本 结 构
本 文设 计 的 ＬＤＯ为 串联式 稳 压器 。其 电器 结构 如 图 １所 示 ，电路 由 以下几 部 分组 成 ：偏 置 电路 、带 隙基 准 电路 、误 差 比较 放 大器 、调 整 管 、采 样 电 阻 、 短 路保 护 和过 热保护 电路 等 。图 １中调整 管为 大 功 率 ＰＭＯＳ管 ，栅 极 输 入 电流 几 乎 为 零 ，可 以大 大 减 小 ＬＤＯ 功 耗 。 由 于 ＰＭＯＳ驱 动 电 压 低 ，故 选 用 ＰＭＯＳ管 作为 输 出调整 管 。
摘 要 ：介 绍 了设计 的 一种 可在 低 电源 电压 下工作 ，具有 低 功耗 、低 温度 系数 和 高电 源 电压抑 制 比 的低 压降 线性稳 压 器（ＬＤＯ）。对传 统 电路做 出一些 改进 ，带隙基 准 电路 基 于对 正 负温度 系数 电流加 权 求 和 的原 理 ．误 差放 大器 采 用 两级 差分 放 大 器 ，调 整 管使 用 大 功 率 ＰＭＯＳ管 。基 于 ０．２５ ｕｍ ＣＭＯＳ工 艺模 型 ，使 用 ＨＳＰＩＣＥ进行 了仿 真 ，结果 表 明 ：设 计 的 ＬＤＯ 输 出电压 为 ０．９ Ｖ，漏 失 电压 １７０ Ｉｎｖ，温度 系数 ８．４ ｐｐｍ／￣Ｃ，带 负载能 力 １５ ｍＡ，电路 的主要 性 能指标 均达 到 实际应 用需求 。 关键 词 ：低 压 降线性 稳压 器 ；带隙基 准 电路 ；低 电压 ；温度 系数
中图分 类号 ：ＴＮ４３ 文献标 识码 ：Ａ 文章 编号 ０２１ ９－２７１ ３（２０１ ６）０１·０２－０３０－０５
收 稿 日期 ：２０１５—０８—２８ — ３０—
回 国 品 ．如 移 动通 讯 装 置 、电 子 阅览 器 等 快速 发 展 ，需求 量 越来 越 大 。稳 压器 是 此 类 电子 设备 中不 可或 缺 的组 成部 分 。其 性 能高 低 直 接 关 系到设 备 的技术 指标 。传 统稳压 器 的输 出通 常 比输 入 低 ２．５～３ Ｖｔ ，导 致其 功耗 高 。难 以在 低 压 下 工作 。低 压 降线性 稳压 器 （ＬＤＯ）可 以做 到输 出 电压 略 低 于输 人 电压 ，具有 结 构 简 单 、功 耗 低 、精 度 高 、 负载 调整 率好 等优 点 ，得 到广 泛应 用 。另外 ，随着 深 亚微 米 集 成 电路 技 术 的不 断 发 展 ．ＣＭＯＳ工 艺 尺 寸 逐 渐 缩 小 ，集 成 电路 的 电源 电压 变 得越 来越 低 。研 究 基 于标 准 ＣＭＯＳ工 艺 的 低 压 电 源 的设 计 是 十分 必 要 的 。 因此 ，本 文 设 计 了输 出 电 压 为 ０．９ Ｖ 的 ＬＤＯ，具有 精度 高 、功 耗低 、电源 电压 低等 优点 ，适合 便 携 式 电子产 品 的需 要 。
第 １９卷 第 １·２期 ２０１６年 １·２月
奄渌艘艇 阂
Ｐ０Ｗ ＥＲ ＳＵＰＰＬＹ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＩＥＳ ＡＮＤ ＡＰＰＬＩＣＡＴＩＯＮＳ
Ｖｏ１．１９ Ｎｏ．卜 ２ Ｊａｎ．＆Ｆｅｂ．２０１６
一 种低 电压高精度 ＬＤＯ稳压器 的设计
刘 宗福 ．马 冬 冬 （解放 军 ９２７８５部 队 ，河北 秦 皇 岛 ０６６２００）
Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ＬＤＯ Ｒｅｇｕｌａｔｏｒ ｗｉｔｈ Ｈ ｉｇｈ Ａｃｃｕｒａｃｙ ａｎｄ Ｌｏｗ Ｖｏｌｔａｇｅ
ＬＩＵ Ｚｏｎｇｆｕ，Ｍ Ａ Ｄｏｎｇｄｏｎｇ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｏ ｓａｔｉｓｆｙ ｔｈｅ ｐｏｒｔａｂｌｅ ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ｐｒｏｄｕｃｔｓ’ ｎｅｅｄｓ ｏｆ ｌｏｗ ｖｏｌｔａｇｅ ａｎｄ ｌｏｗ ｐｏｗｅｒ ｄｉｓｓｉｐａｔｉｏｎ ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｓｏｕｒｃｅ，ａ ｌｏｗ ｄｒｏｐｏｕｔ ｖｏｌｔａｇｅ ｒｅｇｕｌａｔｏｒ ｗｉｔｈ ｌｏｗ ｓｕｐｐｌｙ ｖｏｌｔａｇｅ，ｌｏｗ ｐｏｗｅｒ ｄｉｓｓｉｐａｔｉｏｎ，ｌｏｗ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｃｏｅｆ ｉ ｃｉｅｎｔ ａｎｄ ｈｉｇｈ ＰＳＲＲ ｉｓ ｄｅｓｉｇｎｅｄ．Ｓｏｍｅ ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ ｉｓ’ｍａｄｅ ｏｎ ｔｈｅ ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ ｃｉｒｃｕｉｔ． Ｔｈｅ ｂａｎｄｇａｐ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｃｉｒｃｕｉｔ ｉｓ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｈｅ ｓｕｍ ｏｆ ｐｏｓｉｔｉｖｅ ａｎｄ ｎｅｇａｔｉｖｅ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｃｏｅｆｉ ｃｉｅｎｔ ｃｕｒｒｅｎｔ．Ｔｈｅ ｅｒｏｒ ａｍｐｌｉｆ ｉｅｒ ｉｓ ｒｅａｌｉｚｅｄ ｂｙ ｔｗｏ－ｓｔａｇｅ ａｍｐｌｉｆ ｉｅｒ，ａｎｄ ｔｈｅ ｐａｓｓ ｅｌｅｍｅｎｔ ｉｓ ＰＭＯＳ．Ｔｈｅ ＬＤＯ ｉｓ ｉｍ ｐｌｅｍｅｎｔｅｄ ｉｎ ａ ｓｔａｎｄａｒｄ ０．２５ｕｍ ＣＯＭ Ｓ ｐｒｏｃｅｓｓ ａｎｄ ｓｉｍｕｌａｔｅｄ ｗｉｔｈ ＨＳＰＩＣＥ．Ｔｈｅ ｓｉｍ ｕｌａｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔ ｉｓ ａｓ ｆｏｌｌｏｗｓ：ｏｕｔｐｕｔ ｖｏｌｔａｇｅ ｂｅｉｎｇ ９００ｍＶ，ｄｒｏｐｏｕｔ ｖｏｌｔａｇｅ ｂｅｉｎｇｌ７０ｍＶ，ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｃｏｅｆ ｉ ｃｉｅｎｔ ｉｓ ８．４ｐｐｍ／。Ｃ，ａｎｄ ｔｈｅ ｍａｘｉｍ ａｌ ｏｕｔｐｕｔ ｌｏａｄ ｃｕｒｒｅｎｔ １５ｍ Ａ．Ｔｈｅ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ ｄｅｓｉｇｎｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ ｃａｎ ｓａｔｉｓｆｙ ｔｈｅ ｎｅｅｄ ｏｆ ｐｒａｃｔｉｃａｌ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ． Ｋｅｙ Ｗ ｏｒｄ：ｌｏｗ ｄｒｏｐｏｕｔ ｌｉｎｅａｒ ｖｏｌｔａｇｅ ｒｅｇｕｌａｔｏｒ；ｂａｎｄｇａｐ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｃｉｒｃｕｉｔ；ｌｏｗ ｖｏｌｔａｇｅ；ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ
考 电压 Ｕ．Ｅｒ，输 出到误 差放 大器 反相端 。采样 电阻 网
络对 输 出电压 采样 得 到反 馈 电压 。输 入 到误 差 放 大
１ ＬＤＯ 的 基 本 结 构
本 文设 计 的 ＬＤＯ为 串联式 稳 压器 。其 电器 结构 如 图 １所 示 ，电路 由 以下几 部 分组 成 ：偏 置 电路 、带 隙基 准 电路 、误 差 比较 放 大器 、调 整 管 、采 样 电 阻 、 短 路保 护 和过 热保护 电路 等 。图 １中调整 管为 大 功 率 ＰＭＯＳ管 ，栅 极 输 入 电流 几 乎 为 零 ，可 以大 大 减 小 ＬＤＯ 功 耗 。 由 于 ＰＭＯＳ驱 动 电 压 低 ，故 选 用 ＰＭＯＳ管 作为 输 出调整 管 。
摘 要 ：介 绍 了设计 的 一种 可在 低 电源 电压 下工作 ，具有 低 功耗 、低 温度 系数 和 高电 源 电压抑 制 比 的低 压降 线性稳 压 器（ＬＤＯ）。对传 统 电路做 出一些 改进 ，带隙基 准 电路 基 于对 正 负温度 系数 电流加 权 求 和 的原 理 ．误 差放 大器 采 用 两级 差分 放 大 器 ，调 整 管使 用 大 功 率 ＰＭＯＳ管 。基 于 ０．２５ ｕｍ ＣＭＯＳ工 艺模 型 ，使 用 ＨＳＰＩＣＥ进行 了仿 真 ，结果 表 明 ：设 计 的 ＬＤＯ 输 出电压 为 ０．９ Ｖ，漏 失 电压 １７０ Ｉｎｖ，温度 系数 ８．４ ｐｐｍ／￣Ｃ，带 负载能 力 １５ ｍＡ，电路 的主要 性 能指标 均达 到 实际应 用需求 。 关键 词 ：低 压 降线性 稳压 器 ；带隙基 准 电路 ；低 电压 ；温度 系数