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一文詳解LDO

CHANBAEK ? 來源:模擬應用工程師 ? 作者:模擬應用工程師 ? 2023-04-21 14:45 ? 次閱讀

LDO(low dropout regulator),低壓差線性調整器是一種用于調節較高電壓輸入產生的輸出電壓的簡單方法。在大多數情況下,低壓差線性調整器都易于設計和使用。

如下圖所示,是典型的PMOS架構的LDO,為調節所需的輸出電壓,反饋回路將控制漏-源電阻RDS。隨著VIN(Power Supply)逐漸接近VOUT,誤差放大器將驅動柵-源極電壓VGS負向增大,以減小RDS,從而保持穩壓。

pYYBAGRCL-iAKkSLAAG28ULF0IE164.png

但是,在特定的點,誤差放大器輸出將在接地端達到飽和狀態,無法驅動VGS進一步負向增大。

如下圖所示,VIN(Power Supply)電壓從3.3V到5V進行跳變,可以明顯看到VOUT有一個非常大的過沖(接近5V),這是我們典型的在工業應用領域LDO對于輸入瞬態響應的能力的體現。

poYBAGRCL_aAVAXcAACyI-qwSuU607.png

對于輸入是3.3V的時候,這個時候設定的輸出電壓通過R1和R2兩個分壓電阻以及REF=1V,VOUT設定的電壓值在3.3V,此時PMOS處于飽和狀態(VGS=-2V),該狀態也可以稱之為直通狀態,此時輸入電壓瞬態變化到5V,這個時候誤差放大器的輸出會升高,從而讓PMOS的柵極電壓抬升,讓PMOS從飽和區進入非線性電阻區,即PMOS的VDS電壓承擔1.7V的壓降,并使得輸出電壓穩在設定的3.3V。

從以上這個輸入瞬變的過程來看,誤差放大器的環路特性直接決定了LDO對輸入瞬變的響應能力。

pYYBAGRCMAGAJIRvAAA5vHFUg0k921.png

以上是誤差放大器的基本參數,Aol=100k(主極點=5Hz,第二極點=10MHz),我們變更誤差放大器的參數到Aol=500k。

poYBAGRCMAuAMBPtAABx1OtkXcs246.png

如下圖所示,對于Aol=500k的輸出電壓響應時間從1.3us(Aol=100k)下降到400ns(Aol=500k),響應能力有了顯著的提升。

pYYBAGRCMBiAZNVfAACnngoK-Kk909.png

如下,我們設置誤差放大器的Aol從100k到900k,可以看到整個PMOS結構的LDO對輸入瞬態的響應時間隨著誤差放大器的Aol的增大而逐漸減小。

poYBAGRCMCeALd9RAAH0UoFQohE555.png

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