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  • 工程師必看的MOS型LDO工作原理
    • 發(fā)布時間:2024-12-21 19:12:31
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    工程師必看的MOS型LDO工作原理
    實際常見的電源應(yīng)用有DCDC和LDO兩種,與DCDC電路不同的是,LDO輸出晶體管的工作狀態(tài)是線性工作模式,并非開關(guān)模式。
    今天我們主要針對NMOS和PMOS在LDO的應(yīng)用原理來展開講解,后續(xù)再對DCDC部分進行深入探討。
    LDO的工作原理
    一般工作在線性區(qū)域的晶體管,可以把它當(dāng)作是一個壓控電流源,去控制電路并連續(xù)檢測輸出電壓,然后根據(jù)負載的需求,進行調(diào)節(jié)電流源,確保輸出電壓能夠保持在期望的數(shù)值。
    電流源的設(shè)計極限就出現(xiàn)了作用:它限定了穩(wěn)壓器在保持電壓調(diào)節(jié)作用的情況下,所能供應(yīng)的最大負載電流。
    NMOS型LDO
    我們來看下面這張圖:
    MOS型LDO工作原理
    在這個電路中,對輸入與輸出的壓差構(gòu)成限制的是,MOS管的門極與漏極之間的最小壓差。
    NMOS型LDO它采用了一對電阻來采樣輸出電壓,并將其輸送到誤差放大器的輸入端,與一個基準進行比較,然后在誤差放大器中進行放大,最后產(chǎn)生一個電壓信號來控制NMOS的門極。
    (圖為NMOS負載電流流向)
    MOS型LDO工作原理
    在50mA和3A的負載電流下,NMOS型LDO需要的靜態(tài)電流差不多,盡管這種負載變化比較大,但靜態(tài)電流幾乎沒有太多變化。
    這是因為NMOS只用電壓信號控制即可,而電壓信號不需要消耗到誤差放大器本身的電流。
    因此,靜態(tài)電流成為了NMOS型LDO最大的一個優(yōu)勢。
    PMOS LDO
    相比NMOS型LDO ,由于NMOS的源極和門極之間的導(dǎo)通門限,它的輸入與輸出之間的壓差必須要大于這個導(dǎo)通門限,這個壓差是很大的。這時,我們就可以運用PMOS型LDO,來減少這一部分的使能。
    MOS型LDO工作原理
    在PMOS里面我們需要門極電壓低于源極電壓才能讓PMOS導(dǎo)通,并且這個壓差 必須大于PMOS的導(dǎo)通門限,才能夠保證在整個范圍里,誤差放大器能夠把PMOS的門極拉到合適的電壓范圍。
    由于主功率部分采用PMOS管,同樣用電壓來控制,因此,負載電流的變化,誤差放大器的靜態(tài)電流幾乎也沒有變化。
    在這里我們可以看到,NMOS由于源極和門極之間這個導(dǎo)通門限,造成輸入輸出壓差大的局限因素,PMOS型LDO驅(qū)動與它相比簡單了許多。
    MOS型LDO工作原理
    總結(jié):
    NMOS型LDO可以提供快速瞬態(tài)響應(yīng),但是需要 兩個偏置電源為器件供電。
    PMOS型LDO可以實現(xiàn)壓降,并且能夠在單電源下運行。不過,在低輸入電壓下會受到傳輸晶體管VGS特性的限制,與此同時,它們還不具備高性能LDO所提供的許多保護功能。
    常見的LDO 一般由P管構(gòu)成,但LDO效率比較低,一般不走大電流應(yīng)用。在一些大電流低壓差的場景里,會使用N管類型的LDO。
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