LDO基础特性-压降

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内容提要

低压降稳压器(LDO)的压降是VIN和VOUT之间的最小差值,由LDO架构决定。PMOS架构在较高输出电压下具有较低的压降,NMOS架构在较低输出电压下达到超低压降。选择LDO时需要考虑架构和其他因素。

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延伸解读

压降如何影响实际稳压

当输入电压低于VOUT(nom)+VDO时,LDO进入压降状态,失去调节能力,输出电压变为VIN−VDO,即跟随输入变化。例如TPS799在输出200mA时最大压降为175mV,若设定3.3V输出,输入需至少3.475V;一旦降至3.375V,输出便无法维持3.3V。因此,设计时必须为输入电压留出足够余量,否则后级电路可能因电压不足而工作异常。

PMOS与NMOS架构的压降差异

PMOS LDO通过负向增大VGS来降低RDS,但误差放大器输出受地电位限制,VGS负向摆幅有限,因此在高输出电压下压降较低。NMOS LDO则通过增大VGS来降低RDS,但误差放大器输出受VIN限制,VGS提升空间有限,导致在低输出电压下难以实现超低压降。两者架构不同,压降表现随输出电压变化趋势相反,选型时需结合目标输出电压评估。

偏置与电荷泵如何实现超低压降

为在低输出电压下获得超低压降,NMOS LDO可采用辅助电压轨VBIAS作为误差放大器正电源,使其输出能摆动到高于VIN,从而维持较高VGS。若没有外部VBIAS,也可用内部电荷泵提升VIN,同样达到增大VGS的目的。这两种方式都突破了VIN对误差放大器输出的限制,使NMOS架构在低压差场景下更具优势。

压降并非固定值

压降受架构之外的多重因素影响,并非静态参数。文章表1列出了其他影响因素,但未展开具体细节。这意味着同一LDO在不同工作条件下压降可能变化,选型时不能仅凭单一压降数值判断,而应结合输出电流、输出电压及具体应用条件综合评估,才能选出最适合的LDO。

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Q&A

什么是低压降稳压器(LDO)的压降?

低压降稳压器(LDO)的压降是输入电压VIN和输出电压VOUT之间的最小差值,表示为正常稳压所需的压差。

PMOS和NMOS架构的LDO有什么区别?

PMOS架构在高输出电压下具有较低的压降,而NMOS架构在低输出电压下能达到超低压降。

如何计算LDO的压降电压?

压降电压VDO可以通过公式VOUT(dropout) = VIN - VDO计算,确保VIN高于VOUT(nom)加上VDO。

LDO的压降受哪些因素影响?

LDO的压降受架构、输出电流、输入电压等多种因素影响,选择时需综合考虑这些因素。

什么是偏置LDO,它的作用是什么?

偏置LDO使用辅助电压轨VBIAS来支持误差放大器,提升VGS以实现低压降,特别是在低输出电压下。

在选择LDO时需要考虑哪些因素?

选择LDO时需考虑架构、压降、输出电流、输入电压及其他影响因素,以确保满足特定应用需求。

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