本文主要讨论 P 管结构的 LDO。
我们在阅读LDO芯片手册时经常会看到类似Functional Block Diagram的文字描述,然后在文字下面通常配置一个框图,如下图 1 所示是TLV700xx系列 LDO 的功能框图。什么意思呢?这个是通常是芯片的功能框图,其主要功能是展示芯片内部主要功能区块及芯片内部逻辑功能简单说明。通常我阅读芯片手册会比较喜欢看这些框图。
图 1 TLV700xx系列LDO功能框图
图 2 简化图(PMOS调整管)
我们将图 1 简化一下如图 2 所示。LDO功能框图主要包括以下几个部分:调整元件、基准电压源、误差放大器、反馈网络(取样电阻)。其核心部分是由一个工作在线性区的调整管(晶体管或MOSFET)以及一个误差放大器构成。
如图 2 所示,由RF1和RF2构成的分压网络对输出电压VOUT采样,采样值送到误差放大器,与内部参考电压VREF比较,差值经误差放大器放大后,驱动MOSFET,以实现对VOUT的调整。
当VOUT由于负载增加或者输入电压降低而减小时,误差放大器会降低栅源之间的电压,从而增强PMOS的导通程度。使输出电压再次回升到原来的稳定电压水平。当VOUT由于负载减小或者输入电压升高而增大时,误差放大器会升高栅源之间的电压,从而削弱PMOS的导通程度。使输出电压再次回升到原来的稳定电压水平。
其基本工作原理,从本质上讲是基于反馈的原。负载的变化,输入电压的变化等因素对VOUT的影响都会被反馈电路输送回误差放大器的输入端,并通过误差放大器输出,将VOUT调整回设定值。
使用注意点:
LDO具有很好的纹波抑制能力,但其调整管工作在线性区,因此效率低、功耗大。散热设计是LDO应用中不可忽视的环节,同时应确保在单板长时间工作所处的环境温度下,LDO的结温不超过最大值;
分析可调输出LDO的精度时,需要考虑电阻的精度;
LDO的输出电压值需满足输入输出电压差;
对于输出端电容的选择,需要考虑电容ESR对LDO工作的影响;