低壓降和極低壓降值的LDO產(chǎn)品和方案

之前在文章中，我們探討了“現(xiàn)實(shí)中的電源抑制比(PSRR) - 第四部分”，通過示例講解PSRR參數(shù)。

本文章繼續(xù)此系列，將聚焦“低壓降”的含義，并介紹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(yùn)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(shí)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(shí)測量。當(dāng)VOUT下降時(shí)，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?yàn)閴航凳窃赩OUT下降（比VOUT,NOM低約3％）時(shí)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。

圖1 (壓降區(qū)域和穩(wěn)壓區(qū)域)

圖2 (壓降值的測量)

LDO應(yīng)該在VIN和VOUT有一個(gè)電壓差，并具有較高的VDO 壓降值，以實(shí)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(diǎn)不利。當(dāng)標(biāo)稱輸出電壓VOUT,NOM較低時(shí)，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(xiàng)的壓降值遠(yuǎn)高于3.3 V選項(xiàng)。

PMOS器件LDO有缺點(diǎn)，因?yàn)樗鼈兙哂邢喈?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(xiàng)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(xiàng)，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(shí)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(dú)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(shí)，NCP134的壓降會怎樣，這樣，VBIAS電壓不夠高。

也可以使LDO帶導(dǎo)通器件NMOS但不提供VBIAS電源。有一個(gè)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。

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(shí)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。

審核編輯：何安