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標(biāo)簽 > 低壓差穩(wěn)壓器
低壓差穩(wěn)壓器(LDO)由參考電壓、誤差放大器、反饋分壓器和一個(gè)串聯(lián)傳輸元件(通常為雙極性或CMOS晶體管)組成。輸出電流由PMOS晶體管所控制,而PMOS晶體管又由誤差放大器所控制。這個(gè)放大器將來自輸出的反饋電壓與參考電壓進(jìn)行比較,并放大壓差。
穩(wěn)壓器用于提供一種不隨負(fù)載阻抗、輸入電壓、溫度和時(shí)間變化而變化穩(wěn)定的電源電壓。低壓差穩(wěn)壓器是使輸出電壓穩(wěn)定的設(shè)備,因其能夠在電源電壓(輸入端)與負(fù)載電壓(輸出端)之間保持微小壓差而著稱。
低壓差穩(wěn)壓器的結(jié)構(gòu)原理
低壓差穩(wěn)壓器的結(jié)構(gòu)主要包括啟動(dòng)電路、恒流源偏置單元、使能電路、調(diào)整元件、基準(zhǔn)源、誤差放大器、反饋電阻網(wǎng)絡(luò),保護(hù)電路等,基本工作原理是這樣的:系統(tǒng)加電,如果使能腳處于高電平時(shí),電路開始啟動(dòng),恒流源電路給整個(gè)電路提供偏置,基準(zhǔn)源電壓快速建立,輸出隨著輸入不斷上升,當(dāng)輸出即將達(dá)到規(guī)定值時(shí),由反饋網(wǎng)絡(luò)得到的輸出反饋電壓也接近于基準(zhǔn)電壓值,此時(shí)誤差放大器將輸出反饋電壓和基準(zhǔn)電壓之間的誤差小信號(hào)進(jìn)行放大,再經(jīng)調(diào)整管放大到輸出,從而形成負(fù)反饋,保證了輸出電壓穩(wěn)定在規(guī)定值上;同理如果輸入電壓變化或輸出電流變化,這個(gè)閉環(huán)回路將使輸出電壓保持不變。
穩(wěn)壓器用于提供一種不隨負(fù)載阻抗、輸入電壓、溫度和時(shí)間變化而變化穩(wěn)定的電源電壓。低壓差穩(wěn)壓器是使輸出電壓穩(wěn)定的設(shè)備,因其能夠在電源電壓(輸入端)與負(fù)載電壓(輸出端)之間保持微小壓差而著稱。
低壓差穩(wěn)壓器的結(jié)構(gòu)原理
低壓差穩(wěn)壓器的結(jié)構(gòu)主要包括啟動(dòng)電路、恒流源偏置單元、使能電路、調(diào)整元件、基準(zhǔn)源、誤差放大器、反饋電阻網(wǎng)絡(luò),保護(hù)電路等,基本工作原理是這樣的:系統(tǒng)加電,如果使能腳處于高電平時(shí),電路開始啟動(dòng),恒流源電路給整個(gè)電路提供偏置,基準(zhǔn)源電壓快速建立,輸出隨著輸入不斷上升,當(dāng)輸出即將達(dá)到規(guī)定值時(shí),由反饋網(wǎng)絡(luò)得到的輸出反饋電壓也接近于基準(zhǔn)電壓值,此時(shí)誤差放大器將輸出反饋電壓和基準(zhǔn)電壓之間的誤差小信號(hào)進(jìn)行放大,再經(jīng)調(diào)整管放大到輸出,從而形成負(fù)反饋,保證了輸出電壓穩(wěn)定在規(guī)定值上;同理如果輸入電壓變化或輸出電流變化,這個(gè)閉環(huán)回路將使輸出電壓保持不變。
低壓差穩(wěn)壓器的作用
低壓差穩(wěn)壓器因其能夠在電源電壓(輸入端)與負(fù)載電壓(輸出端)之間保持微小壓差而著稱。例如,如果鋰電池電壓從4.2 V(全充電)下降到2.7 V(幾乎全放電),而LDO可在負(fù)載端保持2.5 V恒定電壓。便攜式應(yīng)用的日益增加使得設(shè)計(jì)工程師考慮使用LDO保持所需的系統(tǒng)電壓,而與電池充電狀態(tài)無關(guān)。便攜式系統(tǒng)不是受益于LDO的唯一應(yīng)用,任何需要穩(wěn)定恒定電壓,同時(shí)使上流電源電壓最小(或者能處理上流電源大幅度波動(dòng))的設(shè)備都可以考慮使用LDO。典型實(shí)例包括使用數(shù)字和射頻(RF)負(fù)載的電路。
低壓差穩(wěn)壓器入門知識(shí)
1 LDO內(nèi)部有什么?
如圖a所示,低壓差穩(wěn)壓器(LDO)由參考電壓、誤差放大器、反饋分壓器和一個(gè)串聯(lián)傳輸元件(通常為雙極性或CMOS晶體管)組成。
輸出電流由PMOS晶體管所控制,而PMOS晶體管又由誤差放大器所控制。這個(gè)放大器將來自輸出的反饋電壓與參考電壓進(jìn)行比較,并放大壓差。
圖a:LDO能以低壓差提供由輸入電壓到輸出電壓所需的穩(wěn)壓,也就是Vin與Vout之間發(fā)生微小電壓變化。
如果反饋電壓低于參考電壓,PMOS器件的柵極會(huì)被下拉,從而允許更多的電流通過和提高輸出電壓。相反,如果反饋電壓高于參考電壓,PMOS器件的柵極會(huì)被上拉,從而使更少的電流通過和減少輸出電壓。
這個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)主要基于兩個(gè)極點(diǎn),即誤差放大器/傳輸晶體管的內(nèi)部極點(diǎn)和輸出電容等效串聯(lián)電阻(ESR)的外部極點(diǎn)。
當(dāng)使用推薦的電容時(shí),ADI的LDO能夠在指定工作溫度和電壓范圍內(nèi)穩(wěn)定工作。輸出電容的ESR會(huì)影響LDO控制回路的穩(wěn)定性。為了確保控制回路的穩(wěn)定性,推薦使用1Ω的最小ESR或更低的電阻值。LDO對(duì)負(fù)載電流快速變化的響應(yīng),即瞬態(tài)響應(yīng),也受輸出電容的影響。使用更大值的輸出電容可改善LDO的瞬態(tài)響應(yīng),然而這會(huì)導(dǎo)致啟動(dòng)時(shí)間延長(zhǎng)。
2 為何使用LDO?
LDO穩(wěn)壓器是為了從主電源或電池處獲得低輸出電壓。理想情況下,輸出電壓對(duì)線路和負(fù)載變化而言是穩(wěn)定的,也不會(huì)因外界溫度和時(shí)間而發(fā)生變化。
LDO輸入和輸出電壓之間的壓差應(yīng)該盡可能的低。例如,在電池供電的設(shè)計(jì)中利用鋰離子電池連接一個(gè)2.8V的LDO。這個(gè)電池電壓會(huì)從4.2V(充滿狀態(tài))下降到3.0V(電池耗盡),并恒定提供2.8V輸出以使LDO的壓差低于200mV。
在一些系統(tǒng)中,LDO被用于后穩(wěn)壓。
這種情況下LDO連接到高效的開關(guān)穩(wěn)壓器的輸出,來提供噪聲濾波以及恒定且穩(wěn)定的輸出電壓。
3 高性能LDO有什么新功能?
高性能LDO包含了使能輸入、電源良好指示、欠壓鎖定、反極性保護(hù)、感應(yīng)輸入和軟啟動(dòng)功能。如圖b所示。
圖b:加入新功能的高性能LDO方框圖
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