MẠCH LDO KHÔNG SỬ DỤNG TỤ ĐIỆN NGOÀI CHIP TÍCH HỢP  CÁC MẠCH BẢO VỆ CÓ THỜI GIAN KHÔI PHỤC 551 ns

Nguyễn Thành Long

doi:10.34238/tnu-jst.10136

MẠCH LDO KHÔNG SỬ DỤNG TỤ ĐIỆN NGOÀI CHIP TÍCH HỢP CÁC MẠCH BẢO VỆ CÓ THỜI GIAN KHÔI PHỤC 551 ns

Thông tin bài báo

Ngày nhận bài: 12/04/24 Ngày hoàn thiện: 31/05/24 Ngày đăng: 31/05/24

Các tác giả

Nguyễn Thành Long , Viện Khoa học và Công nghệ Quân sự

Tóm tắt

Bài báo này đề xuất thiết kế mạch ổn áp điện áp rơi thấp không sử dụng tụ điện tại đầu ra (OCL-LDO) với cấu trúc đơn giản và đáp ứng chuyển tải nhanh cho các ứng dụng tất cả trên một chip. Mạch OCL-LDO đề xuất ổn định trong điều kiện tải nhẹ mà không yêu cầu tụ điện tại đầu ra. Kỹ thuật bù tần số kết hợp được sử dụng để giảm giá trị tụ điện bù trong chip mà không làm giảm sự ổn định của mạch trong khi cải thiện được tốc độ đáp ứng chuyển tải. Bên cạnh đó, các chức năng bảo vệ quá nhiệt, quá dòng, ngắn mạch cũng được tích hợp trong mạch OCL-LDO để đảm bảo mạch an toàn trong suốt thời gian hoạt động. Mạch ổn áp OCL-LDO được thiết kế và mô phỏng trên công nghệ CMOS 180 nm. Kết quả mô phỏng cho thấy mạch OCL-LDO tạo ra điện áp đầu ra ổn định 0,9 V từ điện áp nguồn cung cấp 1,8 V. Mạch bảo vệ tắt mạch OCL-LDO khi có sự cố xảy ra. Mạch OCL-LDO tiêu thụ 71,6 µA dòng tĩnh trong điều kiện tải nhẹ và có thể khôi phục điện áp đầu ra trong 655 ns khi dòng tải thay đổi từ 0 đến 100 mA và trong 551 ns khi dòng tải thay đổi từ 100 mA về 0 trong 100 ns. Mạch OCL-LDO đạt được điều chỉnh tải tốt với 2,54 µV/mA.

Từ khóa

Mạch ổn áp; Không sử dụng tụ điện tại đầu ra; Bù tần số; Chức năng bảo vệ; Thời gian khôi phục

Toàn văn:

PDF (English)

Tài liệu tham khảo

[1] Q.-H. Duong, et al., “Multiple-loop design technique for high-performance low-dropout regulator,” IEEE J. Solid-State Circuits, vol. 52, no. 10, pp. 2533–2549, Oct. 2017.

[2] C. Raducan, A. Grajdeanu, C. Plesa, M. Neag, A. Negoita, and M. D. Topa, “LDO with improved common gate class-AB OTA handles any load capacitors and provides fast response to load transients,” IEEE Trans. Circuits Syst. I, Reg. Papers, vol. 67, no. 11, pp. 3740–3752, Nov. 2020.

[3] Y. Wang, X. Wang, and H. Yao, “Design of a foldback current limit circuit in LDO,” in 14th International Conference on Measuring Technology and Mechatronics Automation (ICMTMA), China, 15-16 January, 2022.

[4] E. Marian, M. Farcaș, and R. Oneț, “Comparison of Three Overcurrent Protection Circuits for LDOs,” in International Semiconductor Conference (CAS), Romania, October 11-13, 2023.

[5] V. N. Galang, et al., “Development of Low Power Low Dropout Regulator with Temperature and Voltage Protection Schemes for Wireless Sensor Network Application,” in IEEE Region 10 Conference, Korea, October 28-31, 2018.

[6] Y.-C. Hung, and D.-J. Ceng, “A Sub-1 V CMOS LDO Regulator with Multiple Protections Capabilities,” in International Symposium on Computer, Consumer and Control, Taiwan, June 10-12, 2014.

[7] C. Plesa, M. Neag, C. Boianceanu, and A. Negoita, “Design methodology for over-temperature and over-current protection of an LDO voltage regulator by using electro-thermal simulations,” in 22nd International Workshop on Thermal Investigations of ICs and Systems (THERMINIC), Hungary, September 21-23, 2016.

[8] M. Al-Shyoukh, H. Lee, and R. Perez, “A transient-enhanced low-quiescent current low-dropout regulator with buffer impedance attenuation,” IEEE J. Solid-State Circuits, vol. 42, no. 8, pp. 1732–1742, Aug. 2007.

[9] J. Jang, H. Gwon, T. Kong, J. Yang, and B. Choi, “A 0.5-1 V, -68 dB power supply rejection capacitorless analog LDO using voltage-to-time conversion in 28-nm CMOS,” IEEE J. Solid-State Circuits, vol. 57, no. 8, pp. 2462-2473, Aug. 2022.

[10] D. Mao, X. Wang, and J. Ye, “An Output-Capacitor-less LDO with Push-pull Stage and Transient-enhanced Circuit,” in 8th International Conference on Integrated Circuits and Microsystems (ICICM), China, October 20-23, 2023.

[11] F. Galicia, et al., "Comparison of Two Internal Miller Compensation Techniques for LDO Regulators," in 16th International Conference on Electrical Engineering, Computing Science and Automatic Control (CCE), Mexico City, Mexico, September 11-13, 2019.

[12] K. Shin, D. Jee, and D. Jeon, "A 65nm 0.6-1.2V Low-Dropout Regulator Using Voltage-Difference-to-Time Converter with Direct Output Feedback," IEEE Trans. Circuits Syst. II: Express Briefs, vol. 68, no. 1, pp. 67-71, Jan. 2021.

[13] X. Wang, F. Wang, and Z. Li, "The Analysis of LDO and the Stability of Loop Compensation," in International Conference on Electrical and Control Engineering, China, June 25-27, 2010.

[14] N. Liu and D. Chen, "A Transient-Enhanced Output-Capacitorless LDO With Fast Local Loop and Overshoot Detection," IEEE Trans. Circuits Syst. I, Reg. Papers, vol. 67, no. 10, pp. 3422-3432, Oct. 2020.

[15] E. Ho and P. Mok, "A Capacitor-Less CMOS Active Feedback Low-Dropout Regulator With Slew-Rate Enhancement for Portable On-Chip Application," IEEE Trans. Circuits Syst. II: Express Briefs, vol. 57, no. 2, pp. 80-84, Feb. 2010.

[16] G. Li, et al., "Dual Active-Feedback Frequency Compensation for Output-Capacitorless LDO with Transient and Stability Enhancement in 65-nm CMOS," IEEE Transactions on Power Electronics, vol. 35, no. 1, pp. 415-429, April, 2019.

[17] S. Kao, J. Chen, and C. Liao, “A Multipath Output-Capacitor-Less LDO Regulator,” IEEE Access, vol. 10, pp. 27185 – 27196, March, 2022.

[18] X. Fu, et al., “A High-Speed Capacitor Less LDO with Multi-Loop Fast Feedback and Bandwidth Enhancement Control,” in IEEE International Symposium on Circuits and Systems (ISCAS), Monterey, CA, USA, 21-25 May, 2023.

[19] T. Q. Nguyen, et al., “Frequency compensation technique for OCL-LDO achieving short SETTLING time,” in REV conference, Dec. 2022, pp. 52-55.

[20] X. Ming, et al., "A Fast-Transient Capacitor-Less LDO With Dual Paths Active-Frequency Compensation Scheme," IEEE Transactions on Power Electronics, vol. 37, no. 9, pp. 10332-10347, April. 2022.

DOI: https://doi.org/10.34238/tnu-jst.10136

Các bài báo tham chiếu

Hiện tại không có bài báo tham chiếu



Ghi nhớ