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干式變壓器型號(hào)有哪些?在電力傳輸和配電系統(tǒng)中,變壓器是不可或缺的設(shè)備之一。干式變壓器作為一種常見的變壓器類型,具有許多優(yōu)點(diǎn),如可靠性高、維護(hù)簡(jiǎn)
隨著便攜式電子產(chǎn)品的廣泛應(yīng)用,電源管理芯片成為必不可少的關(guān)鍵部分。低壓差(LDO:Low線性穩(wěn)壓器是電源管理芯片中的一種,而無片外電容型的LDO穩(wěn)壓器因具有節(jié)省芯片面積、應(yīng)用成本低的特點(diǎn)13,成為行業(yè)更加關(guān)注的焦點(diǎn)。筆者基于0.35pmCMOS(ComplementaryMetal OxideSemi-conductor)工藝設(shè)計(jì)了一種高性能無片外電容低壓差線性穩(wěn)壓器,其中設(shè)計(jì)的負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)增強(qiáng)結(jié)構(gòu)和電SupplyReectionRatio,RpSRR)增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò),明顯降低了由于芯片受負(fù)載變化以及電源基金項(xiàng)目:國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(61076046)),女,哈爾濱人,吉林大學(xué)教授,博士生導(dǎo)師,主要從事半導(dǎo)體光電器件研究,(Tel)86(E-mail)yz886666噪聲干擾對(duì)輸出電壓的影響。采用密勒補(bǔ)償法保證系統(tǒng)穩(wěn)定工作,允許輸入電壓變化范圍為3~5V,系統(tǒng)穩(wěn)定輸出為2. 8V,負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)過沖電壓小于55mV,電源抑制比在1MHz時(shí)為-46dB,筆者設(shè)計(jì)的LDO是款綜合性能良好的芯片。
1高性能無片外電容LDO穩(wěn)壓器設(shè)計(jì)方案為筆者設(shè)計(jì)的無片外電容LDO的系統(tǒng)結(jié)構(gòu),主要包括誤差放大器EA、電源干擾抑制比PSRR增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)、負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)、補(bǔ)償電容(Cd、Cc21和Q22)、功率調(diào)整元件Mp以及電阻采樣網(wǎng)絡(luò)。
1.1負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)在無片外電容LDO負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)中,輸出電壓沖A匕的表達(dá)式為08其中W為帶寬疋為負(fù)載電流瞬間變化時(shí)對(duì)功率調(diào)整元件柵極的充放電流。從式⑴可看出,提高參數(shù)/可使輸出電壓過沖A匕減小,即增強(qiáng)了負(fù)載的瞬態(tài)響應(yīng)。筆者通過設(shè)計(jì)的兩條通路產(chǎn)生的電流實(shí)現(xiàn)該方案(見)。第1條通路由和Mn7構(gòu)成,Mg和I構(gòu)成一個(gè)簡(jiǎn)單的反相器,其跨導(dǎo)比例為。在負(fù)載發(fā)生瞬間變化時(shí),輸出電壓V也會(huì)隨之變化。假設(shè)輸出電壓V增大,通過電阻采樣網(wǎng)絡(luò)使反饋電壓Vfb增大,從而誤差放大器的輸出電壓Vea變大,Lea經(jīng)過反相器Mrf和Mn5,Mn7的柵極電壓減小,使流經(jīng)Mn7的源漏電流變小,等效為流向功率調(diào)整元件柵極的電流增大;第2條通路由Mn6、Mp8和Mp9構(gòu)成,設(shè)Mp8和Mp的電流鏡像比為a,當(dāng)誤差放大器的輸出電壓Vea變大時(shí),即Mn6的柵極電壓增大,會(huì)使流經(jīng)Mn6的源漏電流增大,Mg和Mp9將電流鏡像,使流經(jīng)Mp9的源漏電流增大,該電流可以看做是另一路流向功率調(diào)整元件柵極的充電電流。
綜合上面的分析,當(dāng)負(fù)載電流發(fā)生瞬間變化時(shí),由所設(shè)計(jì)的兩條通路產(chǎn)生的電流會(huì)同時(shí)流向功率調(diào)整元件柵極,從而加大功率調(diào)整元件柵極的充放電流,即其中g(shù)m為MOS管的跨導(dǎo),其下標(biāo)號(hào)與MOS管的下標(biāo)號(hào)相對(duì)應(yīng)。由式(2)可見,若要增大無片外電容低壓差線性穩(wěn)壓器的負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)特性,可通過以下幾種方案實(shí)現(xiàn):增大Mn4和Mn5反相器的跨導(dǎo)比值yS,增大lMn,和Mn6的跨導(dǎo)gmn7和gmn6,或增大Mp8和Mp9的電流鏡像比a都可增強(qiáng)無片外電容LDO負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)特性。
V時(shí),無片外電容LDO的負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)仿真圖。當(dāng)負(fù)載電流1內(nèi)在0.5 ~100mA之間切換時(shí),輸出電壓的過沖電壓小于55 mV,對(duì)應(yīng)的響應(yīng)時(shí)間小于1.9完全可以滿足芯片對(duì)負(fù)載變化的響應(yīng)。
1.2電源干擾抑制比PSRR增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)首先,對(duì)未加入PSRR增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的無片外電容LDO的電源干擾抑制比PSRR特性進(jìn)行分析,由電路分其中ro1,o2,ds為相應(yīng)的輸出阻抗,為拉普拉斯變換。從式(3)可知,未加入PSRR增強(qiáng)結(jié)構(gòu)時(shí),無片外電容LDO的電源干擾抑制比PSRR的主極點(diǎn)為主極點(diǎn)P1嚴(yán)重影響了無片外電容LDO對(duì)電源噪聲干擾的抑制能力,因?yàn)镸mp9和功率調(diào)整元件Mmp會(huì)將電源上的干擾通過電容Cc1耦合到LDO系統(tǒng)的輸出端。為了解決上述問題,引入了所示的電源抑制比PSRR增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò),由電路分析可知,mpgmp2,mn6,mp6,Q1,QCgdmp9,則電源抑制比從式(5)可知,加入PSRR增強(qiáng)結(jié)構(gòu)后,電源干擾抑制比PSRR的主極點(diǎn)仍為式(4)未加入PSRR增強(qiáng)結(jié)構(gòu)時(shí)的電源干擾抑制比PSRR的主極點(diǎn)。但是,加入PSRR增強(qiáng)結(jié)構(gòu)后,引入了一個(gè)新的零點(diǎn),表達(dá)式為因此,調(diào)整的尺寸,改變其跨導(dǎo)gmp6,便可通過引入該P(yáng)SRR增強(qiáng)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的零點(diǎn)補(bǔ)償影響無片外電容LDO電源噪聲干擾抑制能力的主極點(diǎn),使無片外電容LDO的電源干擾抑制比PSRR的頻率范圍明顯變寬,從而達(dá)到了增強(qiáng)電路對(duì)電源干擾噪聲的抑制能力的目的。為負(fù)載電流是100 mA時(shí),無片外電容LDO的電源干擾抑制能力仿真圖,在低頻時(shí)可達(dá)到-80 dB左右,在高頻1MHz時(shí)約為-46dB,具有良好的電源干擾抑制能力。
無片外電容LDO電源干擾抑制比仿真結(jié)果2高性能無片外電容LDO穩(wěn)壓器整體仿真結(jié)果系統(tǒng)穩(wěn)定性無片外電容LDO整體仿真結(jié)果Fig. a為負(fù)載電流是100 mA時(shí),無片外電容LDO的穩(wěn)定性10仿真圖,低頻增益約為100dB,相位裕度約為69.,此時(shí)無片外電容LDO是穩(wěn)定的。b為無片外電容LDO的輸入輸出特性,當(dāng)輸入電壓為3~5V時(shí),系統(tǒng)能穩(wěn)定輸出電壓2.8V;c為負(fù)載電流是100mA時(shí),無片外電容LDO的線性調(diào)整率(33.7m/V);d為負(fù)載電流從0.5mA變化到100mA的過程中,無片外電容LDO的負(fù)載調(diào)整率(17.2mm/V)。為高性能無片外電容LDO穩(wěn)壓器的版圖,芯片面積為533pmx330pm,并對(duì)該版圖提取寄生參數(shù)進(jìn)行后仿,結(jié)果表明性能良好。
無片外電容低壓差線性穩(wěn)壓器版圖Fig.5Off-chipcapacitor-freeLDO 3結(jié)語筆者設(shè)計(jì)了一種高性能的無片外電容低壓差線性穩(wěn)壓器LDO,給出了增強(qiáng)負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)特性以及電源干擾抑制能力的電路結(jié)構(gòu),并針對(duì)這種結(jié)構(gòu)進(jìn)行了理論推導(dǎo)。采用0.35CMOS工藝完成設(shè)計(jì),并給出仿真結(jié)果,系統(tǒng)在3 ~5V的輸入電壓范圍內(nèi),穩(wěn)定輸出電壓為2.8V,電源抑制比在高頻1MHz時(shí)達(dá)到-46dB,負(fù)載變化引起的輸出電壓過沖小于55mV.