NMOS LDO工作簡介

 

下圖是一個NMOS LDO的基本框圖，NMOS LDO一般也工作在飽和區（特殊時會在可變電阻區），所以Vg要大于Vs，因此NMOS LDO除了有Vin引腳，一般還會有個Vbias引腳來給MOS G極提供高壓驅動源；或者只有一個Vin，而內部集成了CHARGE BUMP來為G極提供高壓驅動源。大體工作流程同PMOS LDO：當Vout下降時，反饋回路中的Vfb也會下降，誤差放大器輸出端Vg就會增加，隨著Vg增加，Ids電流也增加，  終使得Vout又恢復到原始電平，狀態如下：

Vout↓-->Vfb↓-->Vg↑--Iout↑-->Vout↑

 

2. NMOS LDO詳細工作原理

 

下圖是某NMOS輸出特性曲線，讓我們結合上圖和下圖分析，當Vout下降，Vin不變，則Vds=Vin-Vout，Vds增加，MOS工作點由A轉移到B；緊接著反饋回路開始工作，Vfb電壓減小，經過誤差放大器后，Vg增加，那么Vgs=Vg-Vs，Vgs也增加，從下圖可以看到，隨著Vgs增加，MOS的電流Id逐漸上升，進而使得Vout逐漸升高，MOS工作點由B轉移到C，LDO又回到原始工作電平。

 

3. NMOS LDO仿真結果

 

下圖是簡單的5V轉3.0V的NMOS LDO仿真圖以及仿真波形結果，橙色曲線是電壓，綠色曲線是電流，隨著負載端滑動變阻器R4的變化，負載電流也在變，而輸出電壓基本穩定在3.0V。

 

 

4. LDO 輸出電容你知道多少？

 

考慮到系統的穩定性，LDO的輸出電容原則上是要加的，但是如果對于成本有  的考慮，在滿足一定要求時，這個電容其實是可以刪除的。

 

5. Dropout voltage

 

上文分析了PMOS LDO工作在恒流區（飽和區），DS之間有一定的壓差，此壓差常稱為dropout voltage（Vdo），所以LDO若想穩定工作在飽和區，輸入輸出之間滿足一定的壓差，應用中通常可以考慮在spec中預留25%的余量。比如下圖中在Iout=150mA時，不同Vout對應的Vdo也不同。

 

大電流線性電源(LDO)原理的超詳細解讀

 

6. 效率

 

效率此處不過多討論，LDO自身消耗的功率約等于壓差*電流，因此相同負載電流下，壓差越大，LDO功耗越高，所以壓差稍微低一些，有利于提高效率。

 

7. PSRR

 

LDO重要參數之一也是巨大優點之一便是紋波小，即PSRR好，PSRR是電源抑制比，是LDO對輸入電源紋波的抑制程度，PSRR的  值越大越好。看PSRR曲線有個轉折點，左邊為LDO自身起主導作用，右邊為輸出電容起主導作用，PSRR性能好的LDO左邊的曲線會更高，加大輸出電容，右邊的曲線會升高。

 

LDO的基本原理與介紹可以告一段落了，而其內部實際工作情況是非常復雜的，本文只起引導作用，希望能引起大家的共鳴或排解一些疑惑，歡迎關注我的公眾號：硬件工程師看海。里面會定期更新鮮的內容。

（來源：硬件工程師看海）