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[音频] 解密音频放大器MAX9789A的LDO模块的补偿方式是什么

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音频应用新手发布

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发表于 2021-2-19 08:06:21 | 显示全部楼层 |阅读模式

解密音频放大器MAX9789A的LDO模块的补偿方式是什么

LDO是电源管理的常见方式之一。由于LDO输出管的导通电阻很低。因此它能够在很低的压差情况下输出稳定的电压,并且功耗低,效率高。目前许多芯片都集成了LDO的模块来提供电源,例如, BCM2042,BCM5974,MAX9789A等。其中MAX9789A集成的LDO模块能够为CODEC电路或者其他电路提供干净的电源供给,可提供120mA的电流输出,输出电压也具有内部设定和外部设定自由选择的功能,而且还具有过热保护,过流保护/欠流保护等功能。这些功能是如何实现的呢? LDO另外一个重要的问题就是补偿问题,MAX9789A的LDO模块的补偿方式是什么呢?本文就为大家揭开这款芯片的LDO的秘密。

首先来看MAX9789A的LDO模块的线路框图,如图1所示。主要包括的模块有供电检测,启动控制,基准及偏置产生模块,LDO的误差放大器和电流检测模块,以及过温保护。

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LDO 的启动受外部信号LDO_EN 控制,这个信号通过施密特触发器整形,来达到克服误操作的目的。在LDO_EN 这个信号有效后,并不是直接去启动LDO,而是先启动电源的低压检测,然后再启动参考电压和偏置电压产生电路,最后启动误差放大器及检测电路。这样的启动方式达到了省电的目的,启动顺序如图2 所示。

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LDO 的一个重要部分是基准电压产生电路,该款LDO 的基准电压的实现方式采用了MAXIM 公司一贯的做法,大致可以概括为:先采用一种被称为Ratioed quad【2】的方式产生正温度系数的电流,然后利用这一级产生的偏置电压和电流为Ratioed pair【2】电路提供偏置,Ratioed pair【2】电路产生BANDGAP 基准电压,而且BANDGAP 的产生带有检测电路,只有当基准电压和偏置电压产生好了以后,才可以启动其他的电路。这也是省电的一个因素。基准电压产生的输出可以分成两个部分,一部分是两个基准电压,另外一部分是偏置电路。显然前者是与温度无关的电压,后者多数是与温度无关的电流。LDO 输出电压的设定方式是通过外部电阻分压信号LDO_SET 与内部基准比较,来选择是采用外部电阻反馈,还是通过内部集成的电阻反馈来设定输出电压。其关键电路就是一个比较器和选择器。两个电流检测电路实现了过流和欠流的保护。而温度保护是通过带迟滞效应的温度检测电路来实现。MAX9789A 的LDO 过温保护,除了检测LDO 部分的温度,还有检测整个芯片温度的电路,这两个部分实现了对LDO 的保护。

这款LDO 在两处设定了补偿,一是误差放大器内部的带调零电阻的密勒补偿,另外一处是过流检测通过误差放大后输出的补偿。通过这两处的补偿,使得LDO 能很稳定地工作。

再来看看LDO 在整个芯片上的布局及尺寸和LDO 的版图布局。图3给出了MAX9789A的LDO 模块所在位置以及尺寸大小。从中可以看出LDO 模块占整个芯片的1/20。 图4给出了LDO 模块中的版图布局。从中可以看出功率管占近1/2 的面积。

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总结,MAX9789A 集成的LDO 模块采用了BiCMOS 工艺来实现,线路设计上比较有特色,尤其是基准电压产生电路。版图布局也很规整。LDO 模块会在越来越多的芯片中出现。通过反向技术来提取这些信息,揭密芯片线路及版图设计方案。
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