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第第頁LDO的類型及其工作原理1、什么是(LDO)
LDO(LowDropoutRegulator),是一種低壓差(線性穩(wěn)壓器),所謂低壓差是一個相對的概念,相對于傳統(tǒng)的線性穩(wěn)壓器來說輸入輸出壓差小。傳統(tǒng)的線性穩(wěn)壓器,如7805(芯片)都要求輸入電壓要比輸出電壓至少高出2V~3V,否則就不能正常工作,在一些情況下,這樣的條件顯然是太苛刻了,如5V轉(zhuǎn)3.3V,輸入與輸出之間的壓差只有1.7v。在LDO的各種參數(shù)中DropoutVoltage是一個比較重要的參數(shù),DropoutVoltage是指在特定負(fù)載條件下維持Vout輸出變化率小于±1%的最小輸入電壓Vin與Vout的差值,當(dāng)然不同公司的(產(chǎn)品)對dropoutvoltage定義略有不同,大同小異。
2、NPN型LDO
早期的LDO采用三極管設(shè)計(jì)并且使用NPN類型較多,如ASM117、LM317等,ASM117結(jié)構(gòu)框圖如下:
這種NPN類型LDO需要保證功率管的Vbe一定的壓降,通過調(diào)整功率管的Vbe調(diào)節(jié)輸出電壓。但是這里有一個問題,Vb越高,三極管導(dǎo)通程度越大,Ve的電壓就會越高,Vbe反而越小,隨著Vb的提高,最后會平衡到一個點(diǎn)。由于這個特點(diǎn),導(dǎo)致NPN型號三極管的dropoutvoltage不會太小,例如ASM1117的dropoutvoltage大約在1.1V,雖然它也叫LDO。
3、PNP型LDO
還有另外一種設(shè)計(jì),就是PNP類型LDO,這種設(shè)計(jì)能夠做到比較小的dropoutvoltage,為什么能做到比較小的壓差呢?這是PNP型三極管的特點(diǎn)導(dǎo)致的。Vb=Ve,即Vbe=0的時候PNP三極管截止,逐漸減小Vb,Vbe增大,三極管導(dǎo)通能力增大,隨著Vb的減小,Vbe增大,但Ve的電壓不變,三極管的導(dǎo)通程度不會影響Vbe。所以能夠做到很小的dropoutvoltage,例如下面的LT3041,在1A負(fù)載下,dropoutvoltage,最大值480mV。由于PNP型三極管導(dǎo)通電阻相對較大,因此大功率三極管類型LDO一般都是NPN型。
4、PMOS型LDO
這種類型的LDO和PNP型LDO類似,能夠做到較小的dropoutvoltage,由于MOS的導(dǎo)通壓降更小,因此dropoutvoltage比PNP型LDO更小。PMOS類型的LDO內(nèi)部原理基本上都是以下拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。
5、NMOS型LDO
這種類型的LDO和NPN型LDO類似,能夠做到較小的dropoutvoltage,由于MOS的導(dǎo)通壓降更小,因此dropoutvoltage比NPN型LDO更小。由于相同條件下PMOS的導(dǎo)通電阻大于NMOS的導(dǎo)通電阻,所以NMOS類型的LDO比PMOS類型的dropoutvoltage更小。
NMOSLDO也有NPN型LDO類型的缺點(diǎn),就是Vgs和導(dǎo)通程度相關(guān),必須增加更高的偏置電壓才行,所以部分NMOS類型LDO一般帶有一個偏置管腳,有些芯片不帶偏置但是為了方便使用,內(nèi)部增加了泵壓電路。如型號TPS73215,此型號LDO在最大負(fù)載250mA的情況下,dropoutvoltage最大只有150mV,典型值只有40mV,可以說非常小了。
總結(jié):
目前市面上小功率的的LDO一般都是PMOS類型,NMOS類型由于需要額外的泵壓電路才能獲得更低的dropoutvoltage,設(shè)計(jì)復(fù)
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