中文引用格式： 崔明輝，王星，李娜，等. 一種基于CLASS-AB類(lèi)運(yùn)放的無(wú)片外電容LDO設(shè)計(jì)[J]. 電子技術(shù)應(yīng)用，2023，49(9)：53-57.
英文引用格式： Cui Minghui，Wang Xing，Li Na，et al. Design of a capacitor-less LDO based on CLASS-AB operational amplifier[J]. Application of Electronic Technique，2023，49(9)：53-57.
0 引言
在電源管理單元中，LDO能為系統(tǒng)提供穩(wěn)定的供電電壓，其特點(diǎn)是噪聲低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，且具有良好的快速瞬態(tài)響應(yīng)能力，在工業(yè)級(jí)和消費(fèi)級(jí)的電子設(shè)備中具有廣泛的應(yīng)用[1]。通常，應(yīng)用在不同場(chǎng)景的LDO對(duì)各自性能指標(biāo)有著不同的側(cè)重，而本文設(shè)計(jì)的無(wú)片外電容LDO是應(yīng)用在以太網(wǎng)芯片內(nèi)部鎖相環(huán)PLL（Phase Locked Loop）供電，因此LDO的穩(wěn)定性和快速瞬態(tài)響應(yīng)對(duì)PLL尤為關(guān)鍵。但是，無(wú)片外電容結(jié)構(gòu)的LDO具有更大設(shè)計(jì)的難點(diǎn)。主要是因?yàn)樨?fù)載發(fā)生跳變時(shí)，LDO輸出的過(guò)沖電壓會(huì)顯著變化，進(jìn)而導(dǎo)致輸出穩(wěn)定恢復(fù)時(shí)間較慢以及輸出過(guò)沖較大。同時(shí)，無(wú)片外電容的LDO需要在空載以及滿載的條件下都滿足LDO整體的環(huán)路穩(wěn)定性能。因此，如何提高無(wú)片外電容LDO的負(fù)載響應(yīng)與不同負(fù)載條件下的環(huán)路穩(wěn)定性成為L(zhǎng)DO研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)。
面對(duì)上述技術(shù)難點(diǎn)，國(guó)內(nèi)外學(xué)者也展開(kāi)了研究和討論。文獻(xiàn)[2] 提出了一種低輸入電壓的快速瞬態(tài)響應(yīng)片上LDO，采用EA后級(jí)和大抽灌電流能力的STCB結(jié)構(gòu)，加入了高通耦合結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了低輸入電壓和全負(fù)載范圍下的快速瞬態(tài)響應(yīng)，但其性能改善效果并不顯著。文獻(xiàn)[3-4]采用增強(qiáng)型AB源極跟隨器作為誤差放大器和功率管之間的緩沖器，保證了LDO的環(huán)路穩(wěn)定性，但源極跟隨器的放電能力較弱，使得此LDO瞬態(tài)響應(yīng)能力較差。而本文設(shè)計(jì)的LDO結(jié)構(gòu)，使用交叉耦合差分輸入對(duì)作為第一級(jí)輸入，第二級(jí)采用推挽輸出的CLASS-AB運(yùn)放結(jié)構(gòu)作為EA誤差放大器，并疊加動(dòng)態(tài)偏置電路，調(diào)節(jié)EA內(nèi)部跟隨負(fù)載跳變時(shí)所需的偏置電流。在環(huán)路中，引入限幅電路大幅改善了LDO的瞬態(tài)響應(yīng)能力和過(guò)沖。通過(guò)調(diào)節(jié)EA內(nèi)部管子參數(shù)，將主極點(diǎn)設(shè)置在EA內(nèi)部，并借動(dòng)態(tài)偏置電路引入的左半平面零點(diǎn)，抵消內(nèi)部極點(diǎn)，增加LDO的環(huán)路帶寬，且無(wú)需要額外的彌勒補(bǔ)償，有效提高了LDO的瞬態(tài)響應(yīng)速度。
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作者信息：
崔明輝1，王星1，李娜2，相立峰1，張國(guó)賢1
（1.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；2.江南大學(xué) 物聯(lián)網(wǎng)工程學(xué)院，江蘇 無(wú)錫214122）
