【導讀】LDO的基本原理與介紹可以告一段落了,而其內部實際工作情況是非常復雜的,本文只起引導作用,希望能引起大家的共鳴或排解一些疑惑。
NMOS LDO工作簡介
下圖是一個NMOS LDO的基本框圖,NMOS LDO一般也工作在飽和區(qū)(特殊時會在可變電阻區(qū)),所以Vg要大于Vs,因此NMOS LDO除了有Vin引腳,一般還會有個Vbias引腳來給MOS G極提供高壓驅動源;或者只有一個Vin,而內部集成了CHARGE BUMP來為G極提供高壓驅動源。大體工作流程同PMOS LDO:當Vout下降時,反饋回路中的Vfb也會下降,誤差放大器輸出端Vg就會增加,隨著Vg增加,Ids電流也增加, 終使得Vout又恢復到原始電平,狀態(tài)如下:
Vout↓-->Vfb↓-->Vg↑--Iout↑-->Vout↑
2. NMOS LDO詳細工作原理
下圖是某NMOS輸出特性曲線,讓我們結合上圖和下圖分析,當Vout下降,Vin不變,則Vds=Vin-Vout,Vds增加,MOS工作點由A轉移到B;緊接著反饋回路開始工作,Vfb電壓減小,經過誤差放大器后,Vg增加,那么Vgs=Vg-Vs,Vgs也增加,從下圖可以看到,隨著Vgs增加,MOS的電流Id逐漸上升,進而使得Vout逐漸升高,MOS工作點由B轉移到C,LDO又回到原始工作電平。
3. NMOS LDO仿真結果
下圖是簡單的5V轉3.0V的NMOS LDO仿真圖以及仿真波形結果,橙色曲線是電壓,綠色曲線是電流,隨著負載端滑動變阻器R4的變化,負載電流也在變,而輸出電壓基本穩(wěn)定在3.0V。
4. LDO 輸出電容你知道多少?
考慮到系統(tǒng)的穩(wěn)定性,LDO的輸出電容原則上是要加的,但是如果對于成本有 的考慮,在滿足一定要求時,這個電容其實是可以刪除的。
5. Dropout voltage
上文分析了PMOS LDO工作在恒流區(qū)(飽和區(qū)),DS之間有一定的壓差,此壓差常稱為dropout voltage(Vdo),所以LDO若想穩(wěn)定工作在飽和區(qū),輸入輸出之間滿足一定的壓差,應用中通常可以考慮在spec中預留25%的余量。比如下圖中在Iout=150mA時,不同Vout對應的Vdo也不同。
大電流線性電源(LDO)原理的超詳細解讀
6. 效率
效率此處不過多討論,LDO自身消耗的功率約等于壓差*電流,因此相同負載電流下,壓差越大,LDO功耗越高,所以壓差稍微低一些,有利于提高效率。
7. PSRR
LDO重要參數之一也是巨大優(yōu)點之一便是紋波小,即PSRR好,PSRR是電源抑制比,是LDO對輸入電源紋波的抑制程度,PSRR的 值越大越好??碢SRR曲線有個轉折點,左邊為LDO自身起主導作用,右邊為輸出電容起主導作用,PSRR性能好的LDO左邊的曲線會更高,加大輸出電容,右邊的曲線會升高。
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