LDO的内部原理-工作过程及其应用.ppt

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1、CONTROL/ CLOCKC+C-VOUTGNDVINSHDNS1S2S3S4CoutCinCfly (Vout = 2 x Vin)CINCFLYCOUTS1S4S3S2VINVOUT+-+-ICFLYCINVIN+CINCFLYCOUTS1S4S3S2VINVOUT+-+-ICINCFLYCOUTVOUTVIN+-+-+-工作过程工作过程1:对电容对电容CFLY充电充电工作过程工作过程2:倍压输出倍压输出倍压电荷泵倍压电荷泵过程过程1等效电路等效电路:过程过程2等效电路等效电路:可调电压电荷泵可调电压电荷泵工作原理工作原理:CONTROLVREF+-GNDSHDNS1S2S3S4VINC

2、inVOUTCoutC+C-Cfly电子开关整流滤波电路比较电路占空比控制电路VOVOVREFR1R2VIND1L1Q1CoutCinVin+Vin-Vout+Vout-D1L1Q1CoutCinVin+Vin-Vout+Vout-D1L1Q1CoutCinVin+Vin-Vout+Vout-Q2D1outinoutinVVDVVinoutinoutinVDV1 DVVVinoutoutinVV1 DVVDC-DCinoutoutinVV1 DVVinoutoutinVV1 DVV哪个更好？线性电源开关电源调整元件误差放大基准电压+-Ui取样负载UL调整元件误差放大基准电压取样电路VOUT=（

3、R1+R2）/R2 * Vref 齐纳二极管或带隙基准源达林顿管PNP管PMOSNMOS过流保护热保护一些复杂的LDO还会加过压保护、欠压保护、反接保护等 传统线性稳压器调整管pn结二极管产生电压VBE，温度系数为-2.0mV/；热电压VT=KT/q，温度系数为+0.085mV/。BEVREFBETVVKVK=2.2/0.085=23.5，在理论实现零温度系数 由于该电压等于硅的带隙电压（外推到绝对温度），所以这类基准电路也叫“带隙”基准电路。 注：实际上利用的不是带隙电压，有些Bandgap结构输出电压与带隙电压也不一致 0.650.02623.51.26REFVV231lnREFTEBRV

4、nm VVR另一种广泛应用于某些场合是准LDO（例如：5V到3.3V 转换器）。准LDO介于 NPN 稳压器和 LDO 稳压器之间而得名，导通管是由单个PNP管来驱动单个NPN 管。因此，它的跌落压降介于NPN稳压器和LDO之间： 在LDO(Low Dropout)稳压器中，导通管是一个PNP管。LDO的最大优势就是PNP管只会带来很小的导通压降，满载的跌落电压的典型值小于500mV，轻载时的压降仅有1020mV。LDO的压差为： VREFVOUTVINQ1Q2Q30.7V0.7V0.3V 2VNPN Linear Regulator200mVVINVREFVOUTQ1Q2PNP- - LDO

5、50mVVREFVOUTVINQ1CMOS- -LDOVREFVOUTVINQ1Q30.7V0.3V“Quasi-“Quasi-LDO” ” Regulator1V调整元件误差放大基准电压取样电路4.24V+1.8V_LDOVGS=2.46V1.78VVDS=1.52V+1.8V_LDO为什么不直接使用运放？1.一般的运放输出电压比电源电压小23V(轨到轨运放输出电压可接近电源电压）2.运放带负载能力很弱，一般输出电流10几毫安，大的也就100mA左右，而且贵加三极管或加三极管或MOS起扩流作用起扩流作用 id g VO d s VDD R Vi 共漏放大可以看成一个带负载能力很强（输出大电流

6、）的运放取样后接入负端形成负反馈Vi Vo Vg Vo 取样后接入正端形成负反馈100200300400VDS/VID/mA0.40.81.21.62.000VGS=2.3V2.4V2.5V2.6V2.7V2.8V2.9V3.0VP1P2P3P4P51.LDO正常工作在点P12. 负载电阻降低，输出电流增大，输出电压Vo降低，VGS增大，VDS增大，工作点移动到P23. 反馈电压降低，放大器输出(VG)增大4. 共源放大，0AV1。VS(VO)增大，VGS增大，VDS减小，ID增大。工作点移到P35. VF与VREF之差趋于0，个系统恢复了平衡。112pOOfR C312poaparfR C2

7、12pESRbfRC12zESROfRC德州仪器（TI）电压差定义为输出电压较其标称值跌落2的输入、输出电压的差值.其它的如，美信（Maxim），圣邦微电子(SGMC)电压差定义为输出电压较其标称值小于100mV时的输入、输出电压的差值对于双级型晶体管，静态电流随着负载电流成比例的增加，因为双级型晶体管是电流驱动器件对于MOS管，静态电流很小，几乎不随负载的变化而变化，几乎是一个恒定值，因为MOS管是电压驱动器件PNP LDO的地脚电流会比较高。在满载时，PNP管的值一般是1520。也就是说LDO的地脚电流一般达到负载电流的7% 。达林管和准LDO的静态电流较小。在应用中如果对静态电流的消耗比

8、较苛刻的话，最好是采用MOS管作为调整管的LDO为了获得更好的瞬态响应，LDO需要更宽的带宽，更大的输出容量，低ESR电容（当然要满足CSR要求）|OUToINVLIConsVS要减小线性调整率SL，可以提高误差运放的放大倍数和增大调整管的跨导。1221|OUTooINVLIConsIConsVmDSeqRRSRAgRR |OUTINoVVConsISz1221|OUTININoVVConsVConsImRRSzAgR和线性调整率一样，负载调整率SZ和误差放大器的放大倍数A及调整管的跨导有关，为了减小负载调整率可以提高这两个量的值。控制环路往往是决定纹波抑制比的主要因素，大的输出电容，低ESR ，追加旁路电容能够改善纹波抑制比。当然前提条件是能够满足 ESRCSR的要求对LDO输出电压变化影响最大的是温度。因为参考电压和误差放大器对温度的变化比较敏感。其次是电阻的精度。线性调整率，负载调整率，增益误差对精度的影响只有1%到3%max(max)JAJATTDRP这里，Tjmax为节点最高温度TA为环境温度Rja为节点温度到环境温度的热阻实际功耗()DiooPVVI显卡3983显卡3983读卡器BU6B03显卡3879 分立元件搭的LDO