LDO电源管理模块的分析及其在数字模拟射频系统中的应用.doc

LDO电源管理模块的分析及其在数字模拟射频系统中的应用随着便携式,单兵背负式设备在过去几十年的迅猛发展,如何能够在有限的板级空间内最大的集成各种电源输出并对其进行非常精确的控制管理便成了每一个硬件工程师不得不面对的一个问题。低压差,高效率,平稳的动态响应,稳定纯净的电压输出同时还要能够有效的抑制来自公共电网上非常“脏”的噪声影响等等这些一个比一个苛刻的指标要求,却是为一个优秀的完备的电子系统构成了稳定安全运行的能源供给平台。而以往业界的标准随着便携式,单兵背负式设备在过去几十年的迅猛发展,如何能够在有限的板级空间内最大的集成各种电源输出并对其进行非常精确的控制管理便成了每一个硬件工程师不得不面对的一个问题。低压差,高效率,平稳的动态响应,稳定纯净的电压输出同时还要能够有效的抑制来自公共电网上非常“脏”的噪声影响等等这些一个比一个苛刻的指标要求,却是为一个优秀的完备的电子系统构成了稳定安全运行的能源供给平台。而以往业界的标准芯片如LM317和LM340再也无法满足我们日新月异的要求了,ADI公司推出的非常优秀好用的LDO稳压芯片,例如适合在数字领域的ADP170和ADP1706以及在模拟射频领域的ADP121和ADP130这几款片子便成为我们设计电源管理系统的重要选择。LDO由参考电压(bandrefence),误差放大器,反馈电阻分压网络,以及传输晶体管(passtransistor)这几大部分构成。具体结构框图如下图1所以。图一采用低压差技术稳定输出电压的LDO框图输出电流I(L)的大小由负载决定但通过传输晶体管(passtransistor)提供。传输晶体管的栅极(我们这里假定是PMOS管距离)电压大小由误差放大器(即erroramplifier)的输出控制。来自电阻分压网络的反馈电压与由带隙基准参考源产生的标准参考电压作比较进而产生误差放大器的输入信号。如果分压网络的反馈电压大于参考源电压,由于这里的反馈电压接在放大器的反相端,那么此时的误差放大器输出则为一个负值,从而使得传输晶体管控制电压减小,用以调控更小的输出电流通过电阻分压器降低反馈电压,这个一个反馈环路的形成最终在误差放大器的输入端让反馈电压和参考源电压相等,将输出电压稳定在一个固定值。从电源管理系统的角度看负载,负载大小不一,相位不同。与此同时,这样的负载确是时变的,为了达到整个系统的低碳节能,智能化的动态的“使能”负载是一种重要的手段。一个庞大的系统特别是便携式设备中(如图2所示),在同一时刻或者图2便携式系统中的电源管理模块同一段时间内,并不是每一部分的电路都满负荷工作。因此,通过对各种不同负载在不能时间戳内的顺序“使能”是必要的,毕竟电池的能量是有限的。若是给一个数字系统(例如微处理器或者DSP)供给电能,这样的电源负载具有非常重要的一种特性即必须适应其快速变化的瞬时电流。我们大家都知道,无论是MCU还是DSP,并不是一直出于工作状态的。有时使能,进行全负荷的工作,有时即使被使能,也只是一部分电路处于工作状态,而剩余部分则为了节省能量休眠。针对为其供给能量的电源芯片来说,每一次的状态切换负载呈现出的阻抗无