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  • 什么是低壓降穩(wěn)壓器(LDO)的壓降介紹
    • 發(fā)布時間:2020-12-21 15:52:46
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    什么是低壓降穩(wěn)壓器(LDO)的壓降介紹
    這里主要講解壓降的含義,如何測量以及具有標(biāo)準(zhǔn)壓降和極低壓降的LDO之間的差異。
    LDO必須具有比壓降參數(shù)更高的裕量VIN – VOUT。壓降是LDO正常運(yùn)行的最關(guān)鍵參數(shù)之一。壓降是LDO需要適當(dāng)調(diào)節(jié)的VDO = VIN – VOUT,NOM的差。VOUT,NOM是LDO處于穩(wěn)壓狀態(tài)時在輸出端的輸出電壓標(biāo)稱值。壓降值通常在VOUT低于標(biāo)稱值(約3%)或100 mV時測量。當(dāng)VOUT下降時,如約100mV,很容易測量該值。通常針對標(biāo)稱輸出電流測量壓降參數(shù),因為壓降是在VOUT下降(比VOUT,NOM低約3%)時測量的。因此,必須在灌電流模式下將輸出連接到電流源,例如,將有源負(fù)載連到恒定灌電流。如果電阻連接到輸出,則負(fù)載輸出電流將減小,并且測量無效,請參見下圖。
    低壓降穩(wěn)壓器
    圖1 (壓降區(qū)域和穩(wěn)壓區(qū)域)
    低壓降穩(wěn)壓器
    圖2 (壓降值的測量)
    LDO應(yīng)該在VIN和VOUT 之間有一個電壓差,并具有較高的VDO 壓降值,以實現(xiàn)好的動態(tài)性能。
    大多數(shù)LDO有導(dǎo)通器件P溝道MOSFET(PMOS),這對于較低的輸出電壓來說有點(diǎn)不利。當(dāng)標(biāo)稱輸出電壓VOUT,NOM較低時,帶PMOS導(dǎo)通器件的LDO的壓降VDO會增加。舉例來說,請看下表,假設(shè)我們用的是安森美半導(dǎo)體的NCP161。可以看到1.8 V選項的壓降值遠(yuǎn)高于3.3 V選項。
    PMOS器件LDO有缺點(diǎn),因為它們具有相當(dāng)高的最小輸入電壓VIN,MIN。比如說,安森美半導(dǎo)體的NCP110也是PMOS器件LDO,VIN超低。VIN,MIN = 1.1V。NCP110的最低輸出電壓選項0.6 V的壓降值為500 mV。
    如果要求非常低的壓降或接近0 V的輸出電壓選項,則可以使用偏置軌LDO。這種LDO有導(dǎo)通器件N溝道MOSFET(NMOS),它需要連接比VOUT高約1 V – 2 V的輔助電源VBIAS,以實現(xiàn)極低的壓降。偏置軌LDO與普通LDO的結(jié)構(gòu)相同,但內(nèi)部模塊(除導(dǎo)通器件的所有器件)的電源未連接至VIN。它單獨(dú)作為次級電源。像安森美半導(dǎo)體的NCP130、NCP134、NCP137和NCP139。與帶PMOS導(dǎo)通器件的LDO相比,帶NMOS導(dǎo)通器件的LDO具有幾乎不受輸出電壓影響的壓降。
    這些器件在額定輸出電流下的VDO壓降值在40 mV?150 mV范圍內(nèi)。但是必須如上所述連接VBIAS電壓,否則由于伏特單位,壓降會高得多。在下圖中,可以看到當(dāng)VBIAS - VOUT差減小時,NCP134的壓降會怎樣,這樣,VBIAS電壓不夠高。
    低壓降穩(wěn)壓器
    圖3 (NCP134的壓降取決于VBIAS - VOUT)
    也可以使LDO帶導(dǎo)通器件NMOS但不提供VBIAS電源。有一個電荷泵用于為內(nèi)部模塊供電。電荷泵器件從VIN電源產(chǎn)生高兩倍的內(nèi)部VBIAS電壓。
    低壓降穩(wěn)壓器
    圖4(NCP134和NCP161的壓降差)
    在圖4中,可看到帶PMOS導(dǎo)通器件的LDO和帶NMOS導(dǎo)通器件的LDO的壓降差。帶PMOS導(dǎo)通器件的LDO通常在零輸出電流時具有非零壓降值。 LDO壓降的這一部分是內(nèi)部參考電壓的壓降。第二部分是通過導(dǎo)通器件的尺寸設(shè)置的壓降。帶NMOS導(dǎo)通器件的LDO具有由VBIAS電壓提供的內(nèi)部基準(zhǔn)。因此,它沒有第一部分。帶NMOS導(dǎo)通器件的LDO壓降僅通過導(dǎo)通器件的尺寸設(shè)置。
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