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[導(dǎo)讀]1、前言低壓降穩(wěn)壓器(LDO)的典型特性必然是壓降。畢竟,其名稱及其縮寫由此而來。從根本上講,壓降描述的是正常穩(wěn)壓所需的VIN和VOUT之間的最小差值。2、什么是壓降?壓降電壓VDO是指為實現(xiàn)正常穩(wěn)壓,輸入電壓VIN必須高出所需輸出電壓VOUT(nom)的最小壓差。請參見?公式1...

1、前言壓降穩(wěn)壓器 (LDO) 的典型特性必然是壓降。畢竟,其名稱及其縮寫由此而來。從根本上講,壓降描述的是正常穩(wěn)壓所需的 VIN 和 VOUT 之間的最小差值。


2、什么是壓降?壓降電壓 VDO 是指為實現(xiàn)正常穩(wěn)壓,輸入電壓 VIN 必須高出所需輸出電壓 VOUT(nom) 的最小壓差。請參見 公式 1:公式 1:VIN ≥ VOUT(nom) VDO如果 VIN 低于此值,線性穩(wěn)壓器將以壓降狀態(tài)工作,不再調(diào)節(jié)所需的輸出電壓。在這種情況下,輸出電壓 VOUT(dropout) 將等于 VIN 減去壓降電壓的值(公式 2):公式 2:VOUT(dropout) = VIN ? VDO以調(diào)節(jié)后電壓為 3.3V 的 TPS799 等 LDO 為例:當(dāng)輸出 200mA 電流時,TPS799 的最大壓降電壓指定為 175mV。只要輸入電壓為 3.475V 或更高,就不會影響調(diào)節(jié)過程。但是,輸入電壓降至 3.375V 將導(dǎo)致 LDO 以壓降狀態(tài)工作并停止調(diào)節(jié),如圖 1 所示。雖然應(yīng)將輸出電壓調(diào)節(jié)為 3.3V,但 TPS799 沒有保持穩(wěn)壓所需的余量電壓。因此,輸出電壓將開始跟隨輸入電壓變化。圖 1 在低壓降狀態(tài)下工作的TPS7993、決定壓降的因素是什么?壓降主要由 LDO 架構(gòu)決定。 為說明原因,讓我們來了解一下 P 溝道金屬氧化物半導(dǎo)體 (PMOS) 和 N 溝道 MOS (NMOS) LDO,并對比其工作情況。3.1、PMOS 架構(gòu) LDO圖 2 所示為 PMOS LDO 架構(gòu)。為調(diào)節(jié)所需的輸出電壓,反饋回路將控制漏-源極電阻 RDS。隨著 VIN 逐漸接近 VOUT(nom),誤差放大器將驅(qū)動?xùn)?源極電壓 VGS 負(fù)向增大,以減小 RDS,從而保持穩(wěn)壓。圖 2 PMOS LDO但是,在特定的點,誤差放大器輸出將在接地端達(dá)到飽和狀態(tài),無法驅(qū)動 VGS 進(jìn)一步負(fù)向增大。RDS 已達(dá)到其最小值。將此 RDS 值與輸出電流 IOUT 相乘,將得到壓降電壓。請記住,隨著 VGS 負(fù)向增大,能達(dá)到的 RDS 值越低。通過提升輸入電壓,可以使 VGS 值負(fù)向增大。因此,PMOS 架構(gòu)在較高的輸出電壓下具有較低的壓降。圖 3 展示了此特性。圖 3 TPS799 的壓降電壓與輸入電壓關(guān)系圖如圖 3 所示,TPS799 的壓降電壓隨輸入電壓(也適用于輸出電壓)增大而降低。這是因為隨著輸入電壓升高 VGS 會負(fù)向增大。3.2、NMOS 架構(gòu) LDONMOS 架構(gòu)如圖 4 所示,反饋回路仍然控制 RDS。但是,隨著 VIN 接近 VOUT(nom),誤差放大器將增大 VGS 以降低 RDS,從而保持穩(wěn)壓。圖 4 NMOS LDO在特定的點,VGS 無法再升高,因為誤差放大器輸出在電源電壓 VIN 下將達(dá)到飽和狀態(tài)。達(dá)到此狀態(tài)時,RDS 處于最小值。將此值與輸出電流 IOUT 相乘,會獲得壓降電壓。不過這也會產(chǎn)生問題,因為誤差放大器輸出在 VIN 處達(dá)到飽和狀態(tài),隨著 VIN 接近 VOUT(nom),VGS 也會降低。這有助于防止出現(xiàn)超低壓降。3.3、偏置 LDO很多 NMOS LDO 都采用輔助電壓軌,即偏置電壓 VBIAS,如圖 5 所示。圖 5 帶偏置電壓軌的 NMOS LDO此電壓軌用作誤差放大器的正電源軌,并支持其輸出一直擺動到高于 VIN 的 VBIAS。這種配置能夠使 LDO 保持較高 VGS,從而在低輸出電壓下達(dá)到超低壓降。有時并未提供輔助電壓軌,但仍然需要在較低的輸出電壓下達(dá)到低壓降。在這種情況下,可以用內(nèi)部電荷泵代替 VBIAS,如圖 6 所示。圖 6 帶內(nèi)部電荷泵的 NMOS LDO電荷泵將提升 VIN,以便誤差放大器在缺少外部 VBIAS 電壓軌的情況下仍可以生成更大的 VGS 值。3.4、其他因素除了架構(gòu)之外,壓降還會受到其他一些因素的影響,如表 1 所示。表 1 影響壓降的因素很顯然,壓降并不是一個靜態(tài)值。雖然這些因素會提高選擇 LDO 的復(fù)雜程度,但同時,還能幫助您根據(jù)特定的條件選擇最適合的 LDO。以上關(guān)于LDO基礎(chǔ)特性壓降部分就為大家講解完成了,喜歡的可以點個在看或者轉(zhuǎn)發(fā)哦~
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