CMOS低压差线性稳压器(王忆,何乐年著)思维导图
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浅谈低压差线性稳压器(LDO)的压差和功耗便携产品电源设计需要系统级思维,在开发由电池供电的设备时,诸如手机、MP3、PDA、PMP、DSC等低功耗产品,假如电源系统设计不合理,则会影响到囫囵系统的架构、产品的特性组合、元件的挑选、软件的设计和功率分配架构等。
同样,在系统设计中,也要从节约电池能量的角度动身多加考虑。
例如现在便携产品的处理器,普通都设有几个不同的工作状态,通过一系列不同的节能模式(空闲、睡眠、深度睡眠等)可削减对电池容量的消耗。
即当用户的系统不需要最大处理能力时,处理器就会进入电源消耗较少的低功耗模式。
带有使能控制的低压差线性稳压器()是不错的挑选。
低压差线性稳压器(LDO)的结构主要包括启动、恒流源偏置单元、使能电路、调节元件、基准源、误差、反馈网络,庇护电路等,基本工作原理是这样的:系统加电,假如使能脚处于高电平常,电路开头启动,恒流源电路给囫囵电路提供偏置,基准源迅速建立,输出随着输入不断升高,当输出即将达到规定值时,由反馈网络得到的输出反馈电压也临近于基准电压值,此时误差放大器将输出反馈电压和基准电压之间的误差小信号举行放大,再经调节管放大到输出,从而形成负反馈,保证了输出电压稳定在规定值上;同理假如输入电压变幻或输出变幻,这个闭环回路将使输出电压保持不变,即:VOUT=(R1+R2)/R2 * Vref产生压差的主要缘由是,在调节元件中有一个P沟道的MOS管。
当LDO 工作时MOS管道通等效为一个电阻,RDS(ON),VDROPOUT = VIN - VOUT = RDS(ON) x IOUTR.由此得出低压差线性稳压器(LDO)的一个重要特性,在输入电压大于最小工作电压和输出电压其标称值范围内,负载电流为零时,输出电压随输入电压的变幻而变幻,这就是LDO的尾随特性,待输出电压达到其标称值后不随输入而变幻,从而达到稳压的目的,这就是LDO的稳压特性。
为圣邦微的SGM2007输入电压和输出电压的曲线。
低压差线性稳压器的拓扑结构与应用线性稳压器拓扑结构及主要特点1 低压差线性稳压器的发展现状及应用领域随着现代科技的进步,便携式电子产品正朝着高效节能、短小轻薄的方向发展。
而传统的集成线性稳压器的输入/输出压差较高,这就大大限制了它在低压供电领域中的应用。
尽管开关稳压器的电源效率高,但开关噪声大、输出纹波电压高,且容易产生电磁干扰(EMI),也难以满足高端射频收发装置(如手机)及视频装置(如DVD)的需要。
近年来问世的低压差线性稳压器,它一经问世便显示出强大的生命力,并以低功耗、高效率、低噪声、高抗扰、体积小、重量轻等显著优点,深受人们的青睐。
低压差线性稳压器有3种类型:由低饱和压降的PNP型晶体管作内部调整管的PNP型低压差线性稳压器(LDO,Low Dropout Linear Regulator);由PNP型驱动管和NPN型调整管构成的准低压差稳压器(QLDO,Quasi Low Dropout Linear Regulator);由导通电阻非常低的功率场效应晶体管构成的超低压差线性稳压器(VLDO,V ery Low Dropout Linear Regulator)。
低压差线性稳压器特别适合采用电池供电的便携式电子产品,如笔记本电脑、手机、MP3播放器、数码相机、数码摄录像机、数字视频光盘(DVD)、可视电话、全球定位系统(GPS)、机顶盒(STB)、便携式仪表、汽车电子设备等。
图1 线性稳压器的5种拓扑结构a)传统的NPN型稳压器b)准低压差线性稳压器(QLDO)c)低压差线性稳压器(LDO)d)PMOS超低压差线性稳压器e)NMOS超低压差线性稳压器2 线性稳压器的拓扑结构线性稳压器的5种拓扑结构如图1所示。
a图为传统的NPN型线性稳压器,其输入/输出压差超过2.5~3V,I为驱动电流(下同)。
b图为准低压差线性稳压器(QLDO),其压差可减小到0.9~1.5V。
c图为PNP型低压差线性稳压器(LDO),其压差仅为0.3~0.6V。