ldo低壓差線性穩(wěn)壓器 低壓無片外電容的ldo穩(wěn)壓器設(shè)計

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1、ldo低壓差線性穩(wěn)壓器低壓無片外電容的LDO穩(wěn)壓器設(shè)計導(dǎo)讀：就愛閱讀網(wǎng)友為您分享以下“低壓無片外電容的LDO穩(wěn)壓器設(shè)計”的資訊，希望對您有所幫助，感謝您對92to.com的支持!2LDO的基本原理及性能參數(shù)LDO線性穩(wěn)壓器是一個恒壓電源，它能根據(jù)負載和輸入電壓的變化調(diào)節(jié)自身的輸出電阻和電流，從而穩(wěn)定輸出電壓。2.1LDO的核心電路構(gòu)成圖2-19LDO電路原理圖Fig.2-1LDOschematic圖2-1所示為LDO工作原理圖，主要由誤差放大器、調(diào)整管（Mp）、基準電壓源（Vref）和反饋網(wǎng)絡(luò)（R1和R2）組成【6】。（1）調(diào)整管（Mp）調(diào)整管時寬長比很大的PM

2、OS管，其柵極接誤差放大器的輸出，通過誤差放大器的輸出電流驅(qū)動PMOS的柵極電壓為負載提供所需的輸出電流，并且穩(wěn)定輸出電壓。其結(jié)構(gòu)有NPN達林頓管、PNP和NPN結(jié)構(gòu)、功率MOSFET。（2）誤差放大器9其同相輸入端和反相輸入端分別接反饋電壓Vfb和基準電壓Vref，輸出端接調(diào)整管（Mp）的柵極，當(dāng)反饋電壓與基準電壓不相等時，誤差放大器將這兩個電壓的差值放大后來驅(qū)動調(diào)整管（Mp）的柵壓，從而使反饋電壓等于基準電壓，即Vfb=Vref。所以，設(shè)計高增益和大驅(qū)動能力的誤差放大器是非常必要的。（3）基準電壓源基準電壓為LDO提供參考電壓，其電壓的精度和穩(wěn)定性直接影響L

3、DO輸出的精度和穩(wěn)定性。本文采用低壓基準電壓電路結(jié)構(gòu)，不僅可以產(chǎn)生所需的基準電壓，而且精度也比較高。（4）反饋網(wǎng)絡(luò)反饋網(wǎng)絡(luò)是采用電阻分壓的方式將輸出電壓按比例反饋到誤差放大器的輸入端，并與參考電壓Vref進行比較。反饋電壓與輸出電壓的關(guān)系為：，所以，可以通過調(diào)節(jié)來改變這兩個電壓的比例關(guān)系，即反饋系數(shù)。2.2工作原理9電源上電時，啟動電路使基準電壓源工作在正常狀態(tài)，在誤差放大器的反相輸入端提供一個精確的參考電壓Vref。反饋網(wǎng)絡(luò)通過電阻將輸出電壓分壓，把得到的反饋電壓Vfb接到誤差放大器的同相端。誤差放大器比較器輸入端的基準電壓和反饋電壓，將其輸入的誤差放大后驅(qū)動

4、調(diào)整管的柵極，通過改變調(diào)整管的輸出電流，從而使輸出電壓穩(wěn)定在一個固定的電壓值，最終使反饋電壓近似等于基準電壓【7】。由基準電壓源、誤差放大器、功率調(diào)整管和反饋網(wǎng)絡(luò)組成的系統(tǒng)是一個負反饋系統(tǒng)，閉環(huán)系統(tǒng)的各電壓關(guān)系滿足下式：（2-1）（2-2）A是誤差放大器和調(diào)整管組成的運放增益，是反饋系數(shù)，，假設(shè)βA>>1,則輸出電壓為：（2-3）2.3設(shè)計參數(shù)9設(shè)計參數(shù)是LDO整體性能的衡量標(biāo)準【8】【9】，通過對設(shè)計參數(shù)的推導(dǎo)，可以了解個參數(shù)的決定因素以及參數(shù)之間的關(guān)系。從而在設(shè)計電路時能更好的均衡考慮參數(shù)的設(shè)計，最終能設(shè)計出一個高性能的線性穩(wěn)壓器。下面對LDO設(shè)

5、計過程中所需要考慮的各種要素進行詳細的說明與分析。2.3.1最小壓降（DropoutVoltage）圖2-2壓差原理圖Fig2-2DropoutschematicLDO的最小壓降定義為：在一定負載情況下，LDO能夠保證輸出穩(wěn)定電壓所需的最小輸入電壓與輸出電壓的差值。早期采用NPN達林頓管作為調(diào)整管，其壓差在2.5V～3V之間；改用PNP和NPN結(jié)構(gòu)后，其壓差降為1.2V～1.5V之間；在現(xiàn)代低壓線性變換器中多采用功率MOSFET，其壓差可降至零點幾伏。負載一定時，壓降越低，LDO自身的功耗越小，穩(wěn)壓器的效率越高。2.3.2靜態(tài)電流靜態(tài)電流定義為輸入電流與輸出電流

6、之差，它的大小決定了LDO自身的功耗，影響LDO的轉(zhuǎn)換效率，此電流為出調(diào)整管之外其他模塊所消耗的電流。其計算入下：9（2-4）在滿足設(shè)計的主要性能不受影響的情況下，要想提高電流的使用效率，應(yīng)盡可能減小LDO內(nèi)部各模塊的偏置電流。2.3.3效率效率為輸出功率與輸入總功率之比，反映了LDO對電源能量的有效利用率，表達式入下：（2-5）其中Vout是輸出電壓，Iout是輸出電流，Iq為靜態(tài)電流，Vin為輸入電壓。從效率的表達式可看出，降低芯片自身的功耗和減小輸入與輸出的壓差可以提高效率。2.3.4線性調(diào)整率線性調(diào)整率定義為：輸入電壓變化時，輸出電壓相對于輸入電壓變化的

7、比率，它是衡量輸出電壓對輸入電壓的穩(wěn)定性能，該值越小，說明輸入電壓的變化對輸出電壓的影響越小，LDO的性能越好。9假設(shè)輸入電壓變化為，引起輸出電壓的變化為，線性調(diào)整率的計算公式為：（2-6）當(dāng)LDO的負載為RL，反饋電阻為R1和R2，則輸出端的等效電阻為：（2-8）設(shè)誤差放大器的曾以為A，調(diào)整管的跨導(dǎo)為gm，調(diào)整管的源—漏等效電阻為RDS，當(dāng)LDO的輸入電壓發(fā)生變化時，則輸出電壓可表示為：（2-9）（2-10）（2-11）得9（2-12）兩邊對Vin求導(dǎo)：（2-13）由于gmAR1Req>>R1+R2，上式可簡化為：（2-14）由上式可看出，增大誤差

8、放大器的增益A和調(diào)整管的