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LDO電路原理與設計(一)

haungrosi @ 2020-05-30 , reply:0

概述

本篇博文只介紹LDO的重要原理性概念,詳細的誤差放大器、功率管設計,相位補償下節進行介紹。一、LDO的原理話不多說,直接上圖 :二、LDO關鍵性能參數1、壓降:產生額定輸出電壓時,減小輸入電壓,輸出電……

本篇博文只介紹LDO的重要原理性概念,詳細的誤差放大器、功率管設計,相位補償下節進行介紹。

  • 一、LDO的原理

話不多說,直接上圖 :

  • 二、LDO關鍵性能參數

1、壓降:

產生額定輸出電壓時,減小輸入電壓,輸出電壓下降到額定輸出電壓98%時,輸入輸出壓差即為dropout電壓,我們希望這個電壓越低越好。

2、負載調整率

反映了輸入固定情況下,LDO輸出電壓受負載電流變化的影響,定義公式如下:

負載調整率和負載電流範圍有關,和LDO本身特性也有關,即為輸出端的微分電阻:

設放大器低頻增益為A,調整管跨導為gm:

得到:

根據負載電路表達式,可以看出,負載電流變大,gm變大,ro表小,微分電阻變小

放大器低頻增益變大,微分電阻變大,提高了負載調整率。

3、線性調整率

反映了負載固定的情況下,輸入電壓對輸出電壓變化的影響,即

 

主要的影響來自,輸入電壓變化,運放輸出端電壓變化(B),調整管電流變化,環路增益變化,導致輸出電壓變化。

    

因此提高線性調整率的方法就是,提高放大器地頻增益

4、瞬態特性

LDO的瞬態響應包括兩個方面:一是大信號響應速度,二是小信號響應速度,當輸出端電流發生大幅度跳變,電路首先發生的是大信號響應,輸出端電壓大幅度變化,運放發生轉換,功率管柵極電壓緩慢變化,直到電平接近靜態數值,電路表現為小信號響應,最終輸出電壓穩定到一個固定值。

以下圖為例,當負載電流突然變大,輸出電壓在t1時間段有個Vdip的壓降,經過t2的時間,由大信號響應轉換到小信號響應,最後t2末端恢復穩定,兩種電流下輸出電壓有Vdiff的差異,是由於LDO有限的負載調整率導致的。

對於驅動數字電路的LDO,瞬態特性是個很重要的指標,因為電源電壓有個噪聲容限,超出門限會導致邏輯電平判斷錯誤。LDO的瞬態特性可以從兩個方面考慮,一個是負載電流發生變化時,輸出電壓變化量,一個是輸出電壓恢復到額定值所需要的時間。

對於外接大電容的LDO,由於電容存儲大量電荷,充放電電流可以滿足負載電流的突變,對比capless LDO,這是設計難點,有一些瞬態增強電路,這裡不做解釋。

5、噪聲

待研究學習更新

6、電源抑制比

待研究學習更新


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