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什么是低壓降穩(wěn)壓器(LDO)的壓降? - 第五部分

發(fā)布時間:2020-11-19 責(zé)任編輯:lina

【導(dǎo)讀】本文章繼續(xù)此系列,將聚焦“低壓降”的含義,并介紹安森美半導(dǎo)體低壓降和極低壓降值的LDO產(chǎn)品和方案。您的應(yīng)用需要低壓降的LDO嗎?我們將講解壓降的含義,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。
    
之前在文章中,我們探討了“現(xiàn)實中的電源抑制比(PSRR) - 第四部分”,通過示例講解PSRR參數(shù)。
 
往期文章
什么是 PSRR?- 第三部分
 
本文章繼續(xù)此系列,將聚焦“低壓降”的含義,并介紹安森美半導(dǎo)體低壓降和極低壓降值的LDO產(chǎn)品和方案。您的應(yīng)用需要低壓降的LDO嗎?我們將講解壓降的含義,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時測量。當(dāng)VOUT下降時,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),因為壓降是在VOUT下降(比VOUT,NOM低約3%)時測量的。
 
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。
 
什么是低壓降穩(wěn)壓器(LDO)的壓降? - 第五部分
圖1 (壓降區(qū)域和穩(wěn)壓區(qū)域)

什么是低壓降穩(wěn)壓器(LDO)的壓降? - 第五部分
圖2 (壓降值的測量)
 
LDO應(yīng)該在VIN和VOUT有一個電壓差,并具有較高的VDO 壓降值,以實現(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不利。當(dāng)標(biāo)稱輸出電壓VOUT,NOM較低時,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)我們正在使用NCP161。您可以看到1.8 V選項的壓降值遠(yuǎn)高于3.3 V選項。
 
什么是低壓降穩(wěn)壓器(LDO)的壓降? - 第五部分
 
PMOS器件LDO有缺點,因為它們具有相當(dāng)高的最小輸入電壓VIN,MIN110也是PMOS器件LDO,VIN低。VIN,MIN = 1.1V。NCP110的最低輸出電壓選項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,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。它單獨作為次級電源。
 
這些器件的一些示例是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,您可以看到當(dāng)VBIAS - VOUT差減小時,NCP134的壓降會怎樣,這樣,VBIAS電壓不夠高。
 
什么是低壓降穩(wěn)壓器(LDO)的壓降? - 第五部分
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。
 
什么是低壓降穩(wěn)壓器(LDO)的壓降? - 第五部分
圖4(NCP134和NCP161的壓降差)
 
在圖4中,您可看到帶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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