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快速判斷LDO VOUT的變化方向

CHANBAEK ? 來源: 電源小白 ? 作者: 電源小白 ? 2023-11-07 17:29 ? 次閱讀
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我們知道,在LDO或者開關變換器里,VIN(輸入電壓)以及i(負載電流)的突變會引起VOUT(輸出電壓)的瞬態變化,引起overshoot(過沖)或undershoot(下沖)的現象。當然,這和電路本身的帶寬有關。這里僅以LDO為例,快速判斷VOUT的變化方向。

下圖是負載電流i變化時VOUT的變化情況:

圖片

負載電流從輕載到重載的變化會引起VOUT的下沖,且最終穩定值VOUT1小于初始值,根據差值可以算出負載調整率;當電流從重載到輕載變化時,VOUT的變化剛好相反。下面將以典型的LDO結構為例,進行定性分析(不含推導)。

LDO基本結構如圖:

圖片

這里僅考慮了負載電容的等效串聯電阻(ESR),且假定在穩定工作時負載電容VC等于VOUT,即RESR上沒有電流流過。當負載變為重載時,負載會抽取更大的電流,如下圖所示:

圖片

由于反饋環路帶寬有限,即響應需要時間,則功率管MP提供的電流保持不變,那么對于突然上升的電流需求,只有通過電容CL提供,則此時RESR有電流流過,并產生壓降,則VOUT將小于VC而產生下沖(下沖大致分為兩部分,電阻壓降是一部分,另一部分是電容CL本身的放電也會導致VC下降,從而使VOUT進一步下降)。并且在最終穩定后,由于功率管MP流過更多的電流,在源漏兩端的壓降也更大,因此VOUT1小于VOUT。

同理,當負載由重載變化輕載時,LDO電流流向如下圖所示:

圖片

此時負載對電流的需求下降,由于MP的電流在短時間內不會因為反饋作用而下降,因此提供的電流依舊很大,則多余的電流會流入CL,此時的VOUT等于VC加上電阻上的壓降,因此產生電壓過沖(也是分為兩部分,電阻壓降以及因為充電而不斷上升的VC)。穩定后,由于MP上壓降減小,因此VOUT2大于VOUT。

而對于輸入電壓VIN的變化引起VOUT的變化,情況類似,如下圖所示:

圖片

如圖,VIN上升會讓MP上的電流變大,因為此時有更大的VGS,由于負載電流不變,那么多余的電流需要流入CL,因此這種情況可以等效為負載電流降低,因此VOUT會過沖。同理,VIN下降等效于負載由輕載變為重載。如下圖所示:

圖片

以上方法只是簡單地對VOUT的變化方向進行判斷,而對于具體的情況還是需要嚴格地數學推導。

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