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^集成電路設計與應用
1970年01月01日 08:00 變壓器產(chǎn)業(yè)網(wǎng)

  半導體工藝的日益改進以及便攜式電子產(chǎn)品的發(fā)展,大大推動了電源管理芯片的發(fā)展。低壓差線性穩(wěn)壓器作為其中重要的一員,以其轉(zhuǎn)換效率高、基金項目:國家高技術研究發(fā)展計劃項目(2009AA12Z314)體積小、噪聲低以及成本低等優(yōu)點,被廣泛應用于便攜式電子產(chǎn)品中。傳統(tǒng)LO依靠輸出端外接電容的等效串聯(lián)電阻(ER)為系統(tǒng)補償一個左半平面零點,以保持系統(tǒng)穩(wěn)定。

  采用Cadne仿真工具進行仿真是整個系統(tǒng)環(huán)路在沒有輸出電流時的交流特性響應圖,由圖可以看出系統(tǒng)的相位裕度超過90°所以它有一個很好的穩(wěn)定性。

  mA寸的一個瞬態(tài)響應圖,一方面可以由圖看出瞬態(tài)過沖290 mY此值與傳統(tǒng)IDO的過沖值相比,還是有一定差距,所以減少瞬態(tài)過沖是無片外電容IDO設計的難點之一;另一方面還可以從仿真的響應曲線看出,當輸出電流從50mA到0mA再從0mA跳變到50mA寸,IDO輸出電壓的過沖幾乎都沒有振鈴現(xiàn)象,這也很好地說明整個環(huán)路的穩(wěn)定性比較好。

  (a)負載電流變化脈沖曲線(b>輸出電壓響應曲線3版圖設計與測試結果版圖設計作為電路系統(tǒng)與電路芯片制造兩者之間的一個橋梁,它設計的好壞直接影響芯片性能的好壞,甚至能導致芯片不能工作。本文設計的IDO線性穩(wěn)壓器是以模擬器件為主的數(shù)模混合電路,設計時,為了減少電路的失調(diào)電壓,需要保證電路整體的良好匹配。設計誤差放大器的版圖時,要注意其差分輸入對管:為了保證Mi和M2兩管之間有一個很好的匹配特性,要采用四方交叉共質(zhì)心畫法。因為誤差放大器是全差分對稱結構,在版圖設計規(guī)劃時,可以先畫一半,再采取調(diào)用的方法設計另外一半,以實現(xiàn)電路版圖良好的對稱性。電阻R和R使用PLY電阻,而且要求比較高的匹配精度,所以要將他們分成一定數(shù)目的小電阻串聯(lián),然后小間距的交叉排列,后在兩側(cè)放置Dum>電阻,這樣就能實現(xiàn)良好的匹配。對于功率管的放置,因其可能是一個熱源,這就需要考慮其他對稱管要放在同一等溫線上。需要注意的是對所有的管子要增加襯底或阱接觸,尤其是功率管,因為其尺寸一般都很大,需要減小襯底電阻來防止閂鎖效應整個電路采用SMC0.18mCM0SC藝實現(xiàn),電路系統(tǒng)整體版圖如所示,包括LO核心模塊、基準電壓模塊和過溫保護模塊。

  電路版圖在室溫條件下,測得芯片在輸入電壓1. 66~3.0囔能正常工作。當輸入電壓為1.8V時,室溫條件下部分芯片測試結果如表1所示。

  表1無片外電容LO的部分測試結果參數(shù)數(shù)值壓差/mV大輸出電流/mA輸出電壓/V負載調(diào)整率/靜態(tài)功耗WA芯片面積/mm2 4結論針對無片外電容io穩(wěn)定性問題,采用了如中誤差放大器結構,結合密勒補償和一階等效RC補償這兩種補償方案設計出一款高穩(wěn)定性無片外電容LDD它能在輸出電流0~50mA中穩(wěn)定工作。本文設計的LD在輸入電壓為1.66~3.0V的范圍內(nèi),都能提供一個穩(wěn)定的1.5V的輸出電壓,且不需要片外的大電容來進行補償,從而有效地減少了PCB的使用面積,降低了成本,為把ID全集成到WSNS片內(nèi)部做出了一定的貢獻。

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