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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

关键特性分析及设计考虑

1、漏失电压(VDO)和静态电流(Iq)

漏失电压定义为维持稳压器正常工作的最小输入输出电压差,它是反映调整管调整能力的一个重要因素。对采用PMOS管作调整管的电路,漏失电压由导通 电阻(Ron)和负载电流(Io)确定,即: VDO = Io×Ron.低压差线性稳压器的静态电流为输入电流与输出电流之差,即: Iq = Ii - Io.静态电流由偏置电流和调整管的栅极驱动电流组成。对PMOS调整管而言,栅极由电压驱动,几乎不产生功耗。在稳压器承载小负载或空载时,漏失电压 极低,静态电流等于稳压器工作时的总偏置电流。设计时注意使PMOS调整管的导通电阻和漏电流尽可能做小,各模块电路在小电流状态下能正常工作。

2、功耗( Pw)和效率(η)

低压差线性稳压器的功耗为输入能量与输出能量之差,即:

PW = VI II - VO IO = ( VI - VO) IO + VI Iq

上式中,前一项是调整管产生的功耗,后一项是静态电流功耗。稳压器效率如前所述可表示为:

η= IO VO / ( IO + Iq ) VI×100 %

功耗与效率的表达式充分说明对于低压差线性稳压器,低漏失电压、低静态电流意味着低功耗、高效率。

3、负载调整能力和电压调整能力

负载调整能力指当输出电流变化时,输出电压维持一定值的能力,定义为:ΔVO /ΔIO,它表征了负载变化而稳压器维持输出在标称值上的能力,该值越小越好。电压调整能力指当输入电压变化时,输出电压维持一定值的能力,定义 为:ΔVO /ΔVI,它表征了输入电压变化而稳压器维持输出在标称值上的能力,该值也是越小越好。对图1的电路结构其负载调整能力和电压调整能力分别为:

其中gm为调整管的跨导;Aod为误差放大器的开环差模增益;Rds为调整管源漏间的等效电阻;RL为负载电阻;R1、R2为取样电阻。由上式可见,减小ΔVO÷ΔIO和ΔVO÷ΔVI的关键是尽可能增大gm和Aod.


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CMOS线性稳压器?

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