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A 3 A sink/source current fast transient response low-dropout Gm driven linear regulator

Journal of Semiconductors 2011年第6期32卷 73-77页

作者：初秀琴李庆委来新泉袁冰李演明赵永瑞 Institute of Electronic CAD Xidian University Key Laboratory of High-Speed Circuit Design and EMC Ministry of EducationXidian University School of Electronic and Control Engineering Chang'an University

A 3 A sink/source G_m-driven CMOS low-dropout regulator（LDO）,specially designed for low input voltage and low cost,is presented by utilizing the structure of a current mirror G_m（transconductance）driving technique,which provides high stability as well as a fast load transient *** proposed LDO was fabricated by a 0.5μm standard CMOS process,and the die size is as small as 1.0 mm^*** proposed LDO dissipates 220μA of quiescent current in no-load conditions and is able to deliver up to 3 A of load *** measured results show that the output voltage can be resumed within 2μs with a less than 1mV overshoot and undershoot in the output current step from-1.8 to 1.8 A with a 0.1μs rising and falling time at three 10μF ceramic capacitors.

关键词： sink/source linear regulator load transient response low-dropout

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兼备sink/source快速瞬态响应LDO的研究与设计

兼备Sink/Source快速瞬态响应LDO的研究与设计

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作者：关姗西安电子科技大学

学位级别：硕士

近年来存储器产业迅猛发展,随着输入电源电压的降低DDR存储器存储空间在逐渐增大,时钟频率以及数据传输速率也在加快,对SSTL接口协议的要求也越来越高。针对于DDR、DDR2、DDR3、DDR3L、LPDDR3、DDR4等存储器电源应用的场合,需要带负载... 详细信息

近年来存储器产业迅猛发展,随着输入电源电压的降低DDR存储器存储空间在逐渐增大,时钟频率以及数据传输速率也在加快,对SSTL接口协议的要求也越来越高。针对于DDR、DDR2、DDR3、DDR3L、LPDDR3、DDR4等存储器电源应用的场合,需要带负载能力强、输出精度高、瞬态响应特性好以及能够灌/拉负载的电源供电。电源管理芯片中,LDO线性稳压器输出纹波小、响应速度快、输出精度高,结构简单成本低等优点,成为DDR存储器供电的首选芯片。本文设计了一款兼备sink/source快速瞬态响应的LDO线性稳压器芯片—XD1997,该芯片采用双电源电压供电,内部输入电压可低至2.5V;需要一个20μF的输出电容来实现快速瞬态响应速度;输出级上下功率管是NMOS推挽式输出,可以实现sink/source 3A负载。所设计的误差放大器采用对称形式的OTA结构,多路电流镜结构使误差放大器输出成为低阻抗结点并且该极点位于高频,高输出摆率提高了LDO的瞬态响应速度,大的G增大了LDO增益以及带宽,整个系统是一个G驱动的单极点系统,此外设计了静态电流控制电路,防止空载时贯穿大电流现象。电压缓冲器的输出电压REFOUT应用于各种DDR条件下的参考基准,能够实现sink/source 10mA负载,利用跨导线性理论来设置电压缓冲器输出级的静态电流,通过增加补偿电路产生两个随sink/source变化的组合零点,实现了sink/source负载电流下的环路稳定性。对称形式的软启以及过流限制电路在sink/source时均能实现,且过流限制水平在PGOOD不正常时变为正常时的一半。PGOOD控制输出电路能实时检测输出电压的变化,当输出电压未在参考电压±20%窗口范围之内,PGOOD信号被拉低,该电路内部集成了OSC模块来实现2ms的启动延时,能够精确控制PGOOD信号的启动和关闭。基于0.35μm BCD工艺,使用Cadence公司的spectre仿真软件进行仿真,结果表明:该LDO使用双电源技术应用于各种DDR存储器供电,推挽式输出能够实现sink/source 3A负载,且负载从-3AA变化时输出电压仅变化20mV,负载调整率0.26%/A;输出电流从-1.5A跳变到1.5A,3μs上升时且输出电压过冲仅19mV,2.3μs恢复正常输出;电压缓冲器最大驱动负载±40mA,且负载从-10mA0mA变化时,输出仅变化2mV左右;静态功耗仅有0.18mW,仿真结果满足设计要求。

关键词： sink/source 快速瞬态响应 LDO线性稳压器多路电流镜 Gm驱动的单极点系统

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