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    瞬態事件如何影響LDO的動態性能?

    發布時間:2023-01-17 來源:onsemi 責任編輯:wenwei

    【導讀】有兩種瞬態響應。首先,負載瞬態響應是當低壓降穩壓器(LDO)提供的負載電流發生變化時,在LDO輸出端出現過沖或下沖。第二,線路瞬態響應是當連接的電壓在LDO輸入端發生變化時,在LDO輸出端發生過沖或下沖,具有不同的波形。


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    圖1.LDO輸出端發生下沖時的內部構造


    讓我們看看當LDO的輸出出現下沖現象時,其內部會發生什么。圖1顯示了LDO的內部結構,輸出電壓為1V時,瞬態響應下沖電壓為0.02V,導致輸出電壓下降到0.98V。當參考電壓穩定到1V時,那么誤差放大器的輸入端之間有0.02V的電壓差。放大器將該電壓放大,所以誤差放大器的輸出電壓VAMP下降,這意味著PMOS傳遞元件的VGS增加,PMOS傳遞元件開始導通更多的通道,給輸出電容充電。所以,LDO的輸出電壓開始回升到1V。


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    圖2.LDO輸出端發生過沖時的內部構造


    LDO輸出端過沖的情況(圖2)與下沖的情況相反。過沖電壓為0.02V,那么輸出電壓是1.02V,誤差放大器的輸入端之間有一個-0.02V的電壓差。誤差放大器再次放大這個電壓,誤差放大器的輸出電壓VAMP增加,而PMOS傳遞元件的電壓VGS減少,這意味著PMOS傳遞元件開始關閉其通道。但正因為如此,一個傳遞元件可以給輸出電容充電,以防輸出電容放電時,過沖輸出電壓恢復到1V。


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    圖3.在下沖和過沖期間LDO內部的活動


    您可以在圖3中看到下沖和過沖期間LDO內部的負載瞬態響應和該狀態下的動作:下沖期間更多的傳遞元件被打開,而過沖期間關閉。這種反饋動作對于負載瞬態響應和線性瞬態響應是相同的,它取決于導致下沖或過沖的原因。過沖的幅度和穩定時間取決于內部反饋對瞬態事件的反應速度--輸入電壓或負載電流的任何變化。


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    圖4.NCP110的負載瞬態響應


    圖4展示了NCP110的實測負載瞬態響應:在負載變化到較高的電流水平時,輸出電壓下降。一段時間后,內部反饋對過沖作出反應,導通PMOS傳遞元件。當負載變化到一個非常低的電流水平時,例如1毫安,內部反饋反應是關閉PMOS傳遞元件:導致過沖,輸出電容放電。


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    圖5.NCP110線性瞬態響應


    圖5展示了線性瞬態響應。但下沖和過沖具有相同的波形,這是由于實際上負載電流沒有變化造成的。因此,輸出電容沒有擴展放電。就像負載瞬態響應一樣,PMOS傳遞元件也會相應地以導通和關閉做出響應。


    您可以將類似的原則應用于含NMOS傳遞元件的LDO。含PMOS傳遞元件的LDO有一個針對輸入電壓VIN的柵源電壓VGS,而含NMOS傳遞元件的LDO有一個針對輸出電壓VOUT的柵源電壓VGS。因此,當需要導通更多的NMOS傳遞元件時,誤差放大器的輸出電壓VAMP增加。當需要關閉NMOS傳遞元件時,誤差放大器的輸出電壓VAMP下降;這與含PMOS傳遞元件的LDO恰好相反。


    來源:onsemi



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