低壓差穩(wěn)壓器入門知識
1 LDO內(nèi)部有什么?
如圖a所示,低壓差穩(wěn)壓器(LDO)由參考電壓、誤差放大器、反饋分壓器和一個串聯(lián)傳輸元件(通常為雙極性或CMOS晶體管)組成。
輸出電流由PMOS晶體管所控制,而PMOS晶體管又由誤差放大器所控制。這個放大器將來自輸出的反饋電壓與參考電壓進行比較,并放大壓差。
圖a:LDO能以低壓差提供由輸入電壓到輸出電壓所需的穩(wěn)壓,也就是Vin與Vout之間發(fā)生微小電壓變化。
如果反饋電壓低于參考電壓,PMOS器件的柵極會被下拉,從而允許更多的電流通過和提高輸出電壓。相反,如果反饋電壓高于參考電壓,PMOS器件的柵極會被上拉,從而使更少的電流通過和減少輸出電壓。
這個閉環(huán)系統(tǒng)主要基于兩個極點,即誤差放大器/傳輸晶體管的內(nèi)部極點和輸出電容等效串聯(lián)電阻(ESR)的外部極點。
當(dāng)使用推薦的電容時,ADI的LDO能夠在指定工作溫度和電壓范圍內(nèi)穩(wěn)定工作。輸出電容的ESR會影響LDO控制回路的穩(wěn)定性。為了確??刂苹芈返姆€(wěn)定性,推薦使用1Ω的最小ESR或更低的電阻值。LDO對負載電流快速變化的響應(yīng),即瞬態(tài)響應(yīng),也受輸出電容的影響。使用更大值的輸出電容可改善LDO的瞬態(tài)響應(yīng),然而這會導(dǎo)致啟動時間延長。
2 為何使用LDO?
LDO穩(wěn)壓器是為了從主電源或電池處獲得低輸出電壓。理想情況下,輸出電壓對線路和負載變化而言是穩(wěn)定的,也不會因外界溫度和時間而發(fā)生變化。
LDO輸入和輸出電壓之間的壓差應(yīng)該盡可能的低。例如,在電池供電的設(shè)計中利用鋰離子電池連接一個2.8V的LDO。這個電池電壓會從4.2V(充滿狀態(tài))下降到3.0V(電池耗盡),并恒定提供2.8V輸出以使LDO的壓差低于200mV。
在一些系統(tǒng)中,LDO被用于后穩(wěn)壓。
這種情況下LDO連接到高效的開關(guān)穩(wěn)壓器的輸出,來提供噪聲濾波以及恒定且穩(wěn)定的輸出電壓。
3 高性能LDO有什么新功能?
高性能LDO包含了使能輸入、電源良好指示、欠壓鎖定、反極性保護、感應(yīng)輸入和軟啟動功能。如圖b所示。
圖b:加入新功能的高性能LDO方框圖
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