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(shí)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(shí)測量。當(dāng)VOUT下降時(shí),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?yàn)閴航凳窃赩OUT下降(比VOUT,NOM低約3%)時(shí)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。
圖1 (壓降區(qū)域和穩(wěn)壓區(qū)域)
圖2 (壓降值的測量)
LDO應(yīng)該在VIN和VOUT 之間有一個(gè)電壓差,并具有較高的VDO 壓降值,以實(shí)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(shí),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??梢钥吹?.8 V選項(xiàng)的壓降值遠(yuǎn)高于3.3 V選項(xiàng)。
PMOS器件LDO有缺點(diǎn),因?yàn)樗鼈兙哂邢喈?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(xiàng)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(xiàng),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(shí)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(shí),NCP134的壓降會怎樣,這樣,VBIAS電壓不夠高。
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(gè)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。
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(shí)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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