LDO的稳定性stb仿真方法
几种环路稳定性仿真方法介绍
几种环路稳定性仿真方法介绍奚义义【期刊名称】《电子世界》【年(卷),期】2016(000)018【总页数】2页(P133-134)【作者】奚义义【作者单位】法雷奥汽车内部控制(深圳)有限公司【正文语种】中文自从闭环系统概念提出以来，闭环系统已经广泛应用于汽车工业中，例如：引擎控制系统，空调控制系统。
然而闭环系统的引入可能会引起震荡。
为了避免出现震荡，目前VLS （Valeo Lighting System）通过仿真，计算以及测试来保证闭环系统的稳定性。
这篇文章主要介绍目前VLS线性闭环系统几种利用Pspice的仿真分析方法，然而在进行环路仿真时，断开点的选择尤为重要，对两种不同环路仿真分析方法获取的开环传递函数与环路断开点输入输出阻抗的关系进行介绍，分析其优缺点，并在此基础上引入S.ROSENSTARK 不依赖于环路阻抗的环路分析方法。
2.1 VLS 线性系统介绍目前VLS大部分的线性闭环系统满足图1所示的构造，Vref（s）：输入基准信号，G（s）：误差放大增益；H（s）：功率放大级的增益；Vout（s）：电压输出信号；Zin（s）：误差放大级输入阻抗。
对于上图的闭环系统，对其开环传递函数推导如下：设定，并在误差放大和功率放大级之间断开环路①，其开环传递函数T（s）为：上式是闭环系统的开环传递函数，下面我们将会对常用的环路仿真分析方法进行介绍。
2.2 VLS 两种环路仿真分析方法介绍目前VLS环路分析方法主要两种，为了能够传递函数与输入输出阻抗之间的关系，两种方法选择断开点阻抗不是理想的②：第一种方法［1］［2］：在环路中插入一个交流源U1，交流源两端电压的比值即为环路开环传递函数；第二种方法：在环路中插入一个无穷大的电感并在环路的断开点的输入端注入交流信号Us，分析电感两端电压比值即为环路开环传递函数。
VLS常用的两种环路分析方法，下面对其获得的开环传递函数进行分析。
对于上面的两种环路的分析方法都有局限，测试结果依赖于Zin（s）与Zout （s），下面分析将会展示具体的影响。
ESR、稳定性和LDO调节器
ESR、稳定性和LDO调节器正1给出的典型 PMOS 或 PNP 开环增益曲线图所示，在基于 PMOS 或PNP 调节元件的调整器中有三个重要的极点。
主要极点 P（DOM）在调整器的误差中设置。
负载极点 P（LOAD）由输出器和负载形成，因此随负载的不同而有所差异。
通路设备极点P（PASS）由通路元件的寄生电容形成。
为了保证任何负反馈系统的稳定，系统的开环增益在相位为360°时应在 0dB 之下（180°的反馈信号加 180°误差放大器的反相输入）。
换言之，系统必需具备充分的相位边限，这就是说，相移量在增益为0dB时保持为 360°。
因为每个极点会产生 90°的相移和20dB/10 倍频（或 -1）的增益滚降，因此为了保证三极点高增益系统的稳定，就需要举行补偿。
假如开环增益曲线在达到 0dB 之前以20dB/10 倍频的速度滚降（也就是说，像单极点系统一样），那么我们就说调整器无论在何种条件下都是稳定的（也就是说，有足够的相位边限）。
最频繁的补偿办法是在系统中插入零来取消相移和一个极点的滚降。
因为 LDO 已经就正常运行要求了一个输出，因此用法输出电容器的ESR通常就是最容易也最便宜的生成零的办法。
图 1、典型PMOS或PNP LDO调整器的开环响应挑战在于如何挑选一个具有正确 ESR 量的电容器。
ESR 必需足够高，以降低 Z（ESR）频率，从而保证增益变幻斜线在达到 0dB 时为－20dB/10 倍频，而不是－40dB/10 倍频（－2），但它也要足够低，从而保证 Z（ESR）频率足够高，这样增益才干在 P（PASS）之前达到0dB以下。
在 TI 的大多数调整器数据表单中，都会指定最低电容器值，并给出输出电容器（通常还有另一个电容器）的 ESR 和输出电流。
图 2 显示了 TPS76050 的典型曲线。
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一种高速高稳定性片上LDO设计
一种高速高稳定性片上LDO设计卢星，赵春胜，张国俊(电子科技大学薄膜与器件国家重点实验室, 成都 610054)摘要：为了提高LDO的稳定性和瞬态响应特性，本文设计了一种新型的带缓冲电路结构和反馈补偿网络的LDO，具有低功耗、高稳定性和高速瞬态响应的特点。
基于上化的0.5μm BCD工艺，用Spectre仿真工具进行仿真，输入电压8v至30v动态变化时，能提供5.25v稳定输出。
通过改变负载电容，该LDO可以支持峰值为50mA的电流负载，仿真结果表明，该LDO线性稳压器以上指标都很优异。
关键词：瞬态响应；低功耗；稳定性；中图分类号：TN433 文献标识码：A文章编号：A on-chip LDO design with fast transient and high stabilityAbstract:In order to improve LDO stability and transient response characteristics, this paper presents a new design with a buffer circuit LDO structure and feedback compensation network. It has low power consumption, high stability and fast-speed transient response characteristics. Results from simulation based on CSMC 0.5μm BCD process shows that when the input voltage dynami c changes it can provides 5.25v stable output value. By changing the load capacitance, the LDO can support a peak current of 50mA load. From the simulation , wo also know that the LDO linear regulator indicators are excellent.Key words:transient response; low power consumption; stability1引言在信息时代高速发展的今天，越来越多的高科技电子产品在我们的日常生活中发挥了重要作用，电子产品的正常工作，尤其是在低功耗便携式电子产品领域，离不开稳定工作电压的电源管理设备——稳压器，稳压器用于提供一种不随负载阻抗、输入电压、温度和时间变化的稳定电源电压。
大摆幅输入线稳压源设计
改进思路：压控电流源（至少可以写一个专利）
实现电路
Soft-Start电路设计（2）
A Current-Limiter-Based Soft-Start Scheme for Linear and LowDropout Voltage Regulators(会议)
开关电源中应用较多 LDO要看应用环境
1. USB多路供电 2. 高压输入LDO
USB使用
高压输入
输入电压
基准电压
基准模块
运放
NMOS功率器件
A
C
缓冲器
电流灌入
第一级输出
CL
B
R1
(uF)
R2
Soft-Start电路设计（1）
A Compact Ramp-Based Soft-Start Circuit for Voltage Regulators
文献中解决方案
根据论文中的方案主要由三那种解决办法：
1. 文献1种Vref缓慢上升 2. 文献2中使环路先断开（运放输出接
地），给电容缓慢充电，充满后最后再 闭合环路
3. 文献3方法，是运放缓慢开启
解决方案选择
1. LDO输入为高压时，上电buffer输出会
有过充电压。即使Vref缓慢上升，这个 问题依然存在
Soft-Start电路设计（3）
A Compact Fully-Integrated Extremum-Selector-Based Soft-Start Circuit for Voltage Regulators in Bulk CMOS Technologies
一种高瞬态响应的无片外电容LDO电路的制作方法
一种高瞬态响应的无片外电容LDO电路的制作方法目录•简介•电路原理•电路设计•电路制作步骤•实验结果•结论简介线性稳压器（LDO）是一种用于电子设备中提供稳定直流电压的关键电路。
传统的LDO电路通常需要电容器来保证电路的稳定性和响应速度，但电容器会增加电路的成本和尺寸。
本文将介绍一种高瞬态响应的无片外电容LDO电路的制作方法，该电路具有较高的稳定性和响应速度，同时减少了对外部电容器的依赖。
电路原理高瞬态响应的无片外电容LDO电路利用了负反馈的原理，通过对输入和输出电压进行反馈控制，以实现稳定的直流电压。
该电路具有以下特点：1.自适应带宽控制：根据负载的动态变化，自动调整带宽控制，提供高瞬态响应。
2.误差放大器：采用高增益的误差放大器来实现更准确的电压控制。
3.无片外电容：通过优化电路结构和参数配置，实现无需外部电容器的稳定性和响应速度。
电路设计功能分析无片外电容LDO电路的设计需要满足以下功能要求：1.提供稳定的直流电压输出，适应不同负载条件下的动态变化。
2.实现高瞬态响应，快速响应负载变化，保持稳定输出。
3.最小化对外部电容器的依赖，降低成本和尺寸。
电路结构无片外电容LDO电路的基本结构包括： - 给定参考电压模块：提供给定的参考电压，作为反馈信号的比较基准。
- 反馈控制模块：通过与给定参考电压进行比较，自动调整放大器的增益和带宽，实现稳定的直流电压输出。
- 输出级模块：输出级模块根据反馈控制模块的输出信号，通过功率放大器来驱动负载，实现稳定的电压输出。
电路参数选择为了实现高瞬态响应的无片外电容LDO电路，需要合理选择电路参数。
以下是一些关键参数的建议选择：1.操作电压范围：根据应用场景选择合适的操作电压范围，以满足设备要求。
2.带宽：通过合理的参考电压和反馈控制模块设计，设置适当的带宽以实现高瞬态响应。
3.负载能力：根据负载要求选择适当的输出级模块，确保电路能够提供足够的电流和电压。
电路制作步骤下面是一种制作高瞬态响应的无片外电容LDO电路的步骤：1.设计电路原理图：根据电路设计要求，使用电路设计软件绘制电路原理图，包括给定参考电压模块、反馈控制模块和输出级模块。
一种用于DC-DC的高PSRR参考电压电路
一种用于DC-DC的高PSRR参考电压电路李新;苗荟;洪婷;方海燕【摘要】DC-DC从VIN吸取的电流是脉冲式的,VIN波动较大,内部电压基准的PSRR性能十分关键.针对此种情况,提出一种用于DC-DC的参考电压电路.该电路采用交叉耦合四管型PTAT电流产生带隙基准电压,核心结构无需运算放大器,使用子线性稳压器为带隙基准电路进行供电的方法,不仅能够抑制DC-DC输出端的电源噪声,也有温漂低、可集成度高等优点.基于0.18μm BCD工艺进行了Spectre 软件的仿真,结果表明,当芯片上电启动后,在指示信号作用下,带隙模块供电电源由VIN切换到内部稳压电源,对VIN的抑制进一步提升,从而提高电源抑制比的能力.芯片输入电压为3V～6V,在550Hz开关频率下可产生6A的输出电流,输出电压可调低至0.9V.【期刊名称】《微处理机》【年(卷),期】2018(039)006【总页数】5页(P1-5)【关键词】电源抑制比;参考电压电路;DC-DC模块【作者】李新;苗荟;洪婷;方海燕【作者单位】沈阳工业大学信息科学与工程学院,沈阳110870;沈阳工业大学信息科学与工程学院,沈阳110870;北京伽略电子股份有限公司,北京100081;北京伽略电子股份有限公司,北京100081;北京伽略电子股份有限公司,北京100081【正文语种】中文【中图分类】TN431 引言随着科学技术的发展，电源在通信、国防军工、消费类电子产品、人工智能等高科技领域内的应用十分广泛，已经深入到生产和生活的各个方面[1]。
电源管理芯片在电子设备系统中承担着对电能的变换、分配、检测及其他电能管理的职责，其性能的优劣对整机性能有着直接的影响，因此，核心电源管理芯片的设计，在当今对电源的研究课题中，也占据着主流的地位[2]。
针对DC-DC对参考电压的温漂和电源抑制比性能的高要求，提出一种用于DC-DC开关电源管理芯片的高PSRR（Power Supply Rejection Ratio,电源抑制比）参考电压电路，并对其电源抑制比性能进行优化。
一种LDO线性稳压电路设计
一种LDO线性稳压电路设计程军;邬小林;周民;杨维明【摘要】采用CSMC 0.5μm 40 V工艺和Spectrum仿真平台,设计一款应用于电压保护芯片的LDO(Low Dropout)低压差线性稳压电路.该电路选择PMOS结构的调整管,不需要增加额外的电荷泵电路来驱动;采用带隙基准电压源结构,在1 kHz 频率下,电源电压抑制比(PSRR)为-67.32 dB,在1 MHz频率下为-33.71 dB;在误差放大器设计中引入频率补偿,改善了稳压器的线性调整率性能.仿真结果表明,常温下当输入电压从1.6 V变化到6.6 V时,输出电压稳定在1.258 V左右,温度系数为31.38 ppm,在100 kΩ负载下显示出良好的稳压性能.【期刊名称】《现代电子技术》【年(卷),期】2010(033)006【总页数】4页(P16-18,28)【关键词】低压差;线性稳压电路;高电源抑制比;电荷泵电路【作者】程军;邬小林;周民;杨维明【作者单位】武汉职业技术学院,湖北,武汉,430074;湖北大学,物理学与电子技术学院,湖北,武汉,430062;湖北大学,物理学与电子技术学院,湖北,武汉,430062;湖北大学,物理学与电子技术学院,湖北,武汉,430062【正文语种】中文【中图分类】TP274半导体工艺技术的提高及便携式电子产品的普及促使电源管理IC有了长足的发展。
低压线性稳压器(Low Dropout，LDO)作为较早应用于电子设备中的一种电源管理电路，以其电路结构简单、占用芯片面积小、高纹波抑制比、低噪声等优点，牢固地占据着电源管理IC市场的一席之地。
应用于电池供电的产品中,低漏失电压特性保证了电池使用效率高,而且效率将随着电池电压的下降而上升，低静态电流特性保证了电池使用时间长。
本文设计的LDO线性稳压器，典型情况下100 mA负载时漏失电压为150 mV，静态电流为800 μA，空载时漏失电压仅为35 mV，静态电流为30 μA。
LDO线性稳压器及其稳定性研究
ＬＤＯ线性稳压器及其稳定性研究摘的要：低压差（Low Dropout, LDO）线性稳压器具有结构简单、低噪声、低功耗以及小封装和较少的外围应用器件等突出优点，在便携式电子产品中得到广泛的应用。
随着各种便携式电子产品功能的多样化和性能的完善，对作为电源管理的LDO的性能也提出了更高的要求，最基本的，要使LDO高性能的工作，必须要有好的频率响应和好的瞬态响应。
关键词：低压差线性稳压器稳定性研究要使LDO高性能的工作，必须要有好的频率响应和好的瞬态响应。
从频率稳定性考虑，由于片外电容和调整管大的栅电容，导致在单位增益带宽内存在两个极点。
若补偿不当，这两个低频的极点会损害整个电路的稳定性。
再加上各增益级的输出极点，整个系统就更难以稳定。
另外，在输入电压大于输出电压一定数值时，LDO电路系统具有保证输出电压稳定的特点。
但是，如果在输入电压或者是负载电流发生变化时，输出电压值会产生一定的跳变。
输出电压的跳变值将通过芯片内部的反馈网络送到误差运算放大器的输入端，放大器输出电压控制输出调整管以稳定输出电压。
如果不采用任何频率补偿，系统必将处于不稳定状态。
因此，LDO 的稳定性问题，可以归结为误差放大器的频率补偿问题。
一、LDO 的稳定性国内外一直都非常重视对频率补偿问题的研究，也提出了多种适合不同条件的补偿方案，并不断对原来的方案进行改进和发展。
1、简单米勒补偿用于两级放大器的简单米勒补偿应该算是最简单的频率补偿方法。
它利用米勒效应将两个相近的极点分裂，一个推向高频，一个推向低频，这样就使放大器达到合适的相位裕度。
其拓扑和频率响应如图1所示。
只要选择合适的补偿电容Cm 就可以即达到所需相位裕度，稳定系统，又不会过分减小带宽。
2、嵌套米勒补偿以上是两级运放的主要频率补偿方案，但是随着对一些性能要求的提高，需要提高运放增益，这样就要求再增加增益级。
LDO其实至少为三级，调整管是输出级，而且为了达到更好的瞬态响应和频率稳定性，往往需要在误差放大器和调整馆之间增加一个缓冲级，这样不仅提高放大器的驱动能力，而且由于缓冲级的低输出阻抗，可以将调整管栅端产生的极点调到频率稍高的地方，有助于达到更好的稳定性。