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(多图) 一款可实现超低压差CMOS线性稳压器的设计方案

/?? 2014年01月15日 ?? 收藏0
随着笔记本电脑、手机、PDA等移动设备的普及,对应各种电池电源使用的集成电路的开发越来越活跃,高性能、低成本、超小型封装产品正在加速形成商品化。LDO(低压差)型线性稳压器由于具有结构简单、成本低廉、低噪声、小尺寸等特点,在便携式电子产品中获得了广泛应用。

在便携式电子产品中,电源效率越高意味着电池使用时间越长,而线性稳压器效率=输出电压×输出电流/输入电压×输入电流×100%,因此,输入与输出电压差越低、静态电流(输入电流与输出电流之差)就越低,线性稳压器的工作效率就越高。

本文设计的低压差线性稳压器其输出电压为2.5V或输出可调,满足当负载为1mA时,最小输入输出压差为0.4mV,当负载为300mA时,压差为120mV,电源电压工作范围为2.5~6V。

电路结构与工作原理

低压差线性稳压器的电路结构如图1所示,电路由调整管,带隙基准电压、误差放大器、快速启动、过流限制、过热保护、故障检测、及取样电阻网络等模块 组成,并具有使能、输出可调等功能。调整管作为压差的负载器件,要满足本设计的要求,对于它的选择需重点考虑:首先比较三极管和MOS管,由于三极管是流 控器件,而MOS管是压控器件,比较而言MOS管结构的静态电流更低。其次,NMOS管工作时需一比输出电压高的驱动信号,而PMOS管则无此需求,特别 在低输入电压时要产生一高的驱动电压变得较困难。因此,本文采用PMOS管作为调整管。


图1 低压差线性稳压器电路结构

电路的工作原理是:在电路上电过程中,快速启动电路内有一个500μA的电流源的对CC端的旁路电容C充电,使电路尽快上电启动,误差运放的同相端 经由取样电阻R1、R2对输出电压V0采样,再与Vref比较后输出放大信号,控制调整PMOS管的栅极电压,使输出电压V0保持稳定,即:

电路在工作过程中出现过流、过热情况时,过流限制与过热保护电路会快速响应,调整管的导通状态会被减弱、关断,保护电路不致损坏,同时故障检测电路 会产生一个低电平信号。使能端接高电平时电路正常工作;当使能端为低电平时,基准电路及调整PMOS管关断,电路处于等待状态。


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CMOS线性稳压器?

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