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什么是低压降稳压器(LDO)的压降？ - 第五部分

由 cathy 提交于

之前在文章中，我们探讨了“现实中的电源抑制比(PSRR) - 第四部分”，通过示例讲解PSRR参数。

往期文章
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<a href="http://mouser.eetrend.com/blog/2020/100050605.html">现实中的电源抑制比(PSRR) - 第四部分</a>

本文章继续此系列，将聚焦“低压降”的含义，并介绍安森美半导体低压降和极低压降值的LDO产品和方案。您的应用需要低压降的LDO吗？我们将讲解压降的含义，如何测量以及具有标准压降和极低压降的LDO之间的差异。

LDO必须具有比压降参数更高的裕量V<sub>IN</sub> – V<sub>OUT</sub>。压降是LDO正常运行的最关键参数之一。压降是LDO需要适当调节的V<sub>DO</sub> = V<sub>IN</sub> – V<sub>OUT,NOM</sub>的差。V<sub>OUT,NOM</sub>是LDO处于稳压状态时在输出端的输出电压标称值。

压降值通常在V<sub>OUT</sub>低于标称值（约3％）或100 mV时测量。当V<sub>OUT</sub>下降时，如约100mV，很容易测量该值。通常针对标称输出电流测量压降参数，因为压降是在V<sub>OUT</sub>下降（比V<sub>OUT,NOM</sub>低约3％）时测量的。

因此，必须在灌电流模式下将输出连接到电流源，例如，将有源负载连到恒定灌电流。如果电阻连接到输出，则负载输出电流将减小，并且测量无效，请参见下图。

<center><img src="http://mouser.eetrend.com/files/2020-11/博客/100058866-112721-1.png&quot; alt=“图1 (压降区域和稳压区域)"></center><center><i>图1 (压降区域和稳压区域)</i></center>

<center><img src="http://mouser.eetrend.com/files/2020-11/博客/100058866-112722-2.png&quot; alt=“图2 (压降值的测量)"></center><center><i>图2 (压降值的测量)</i></center>

LDO应该在V<sub>IN</sub>和V<sub>OUT</sub>有一个电压差，并具有较高的VDO 压降值，以实现好的动态性能。

大多数LDO有导通器件P沟道MOSFET(PMOS)，这对于较低的输出电压来说有点不利。当标称输出电压V<sub>OUT,NOM</sub>较低时，带PMOS导通器件的LDO的压降VDO会增加。

举例来说，请看下表，假设我们正在使用NCP161。您可以看到1.8 V选项的压降值远高于3.3 V选项。

<center><img src="http://mouser.eetrend.com/files/2020-11/博客/100058866-112725-5.png&quot; alt=“”></center>

PMOS器件LDO有缺点，因为它们具有相当高的最小输入电压V<sub>IN,MIN</sub>110也是PMOS器件LDO，V<sub>IN</sub>低。V<sub>IN,MIN</sub> = 1.1V。NCP110的最低输出电压选项0.6 V的压降值为500 mV。

如果要求非常低的压降或接近0 V的输出电压选项，则可以使用偏置轨LDO。这种LDO有导通器件N沟道MOSFET（NMOS），它需要连接比V<sub>OUT</sub>高约1 V – 2 V的辅助电源VBIAS，以实现极低的压降。

偏置轨LDO与普通LDO的结构相同，但内部模块（除导通器件的所有器件）的电源未连接至V<sub>IN</sub>。它单独作为次级电源。

这些器件的一些示例是NCP130、NCP134、NCP137和NCP139。与带PMOS导通器件的LDO相比，带NMOS导通器件的LDO具有几乎不受输出电压影响的压降。

这些器件在额定输出电流下的VDO压降值在40 mV〜150 mV范围内。但是必须如上所述连接VBIAS电压，否则由于伏特单位，压降会高得多。

在下图中，您可以看到当V<sub>BIAS</sub> - V<sub>OUT</sub>差减小时，NCP134的压降会怎样，这样，VBIAS电压不够高。

<center><img src="http://mouser.eetrend.com/files/2020-11/博客/100058866-112723-3.png&quot; alt=“图3 (NCP134的压降取决于V<sub>BIAS</sub> - V<sub>OUT</sub>)"></center><center><i>图3 (NCP134的压降取决于V<sub>BIAS</sub> - V<sub>OUT</sub>)</i></center>

也可以使LDO带导通器件NMOS但不提供VBIAS电源。有一个电荷泵用于为内部模块供电。电荷泵器件从V<sub>IN</sub>电源产生高两倍的内部VBIAS电压。

<center><img src="http://mouser.eetrend.com/files/2020-11/博客/100058866-112724-4.png&quot; alt=“图4(NCP134和NCP161的压降差)"></center><center><i>图4(NCP134和NCP161的压降差)</i></center>

在图4中，您可看到带PMOS导通器件的LDO和带NMOS导通器件的LDO的压降差。带PMOS导通器件的LDO通常在零输出电流时具有非零压降值。LDO压降的这一部分是内部参考电压的压降。

第二部分是通过导通器件的尺寸设置的压降。带NMOS导通器件的LDO具有由VBIAS电压提供的内部基准。因此，它没有第一部分。带NMOS导通器件的LDO压降仅通过导通器件的尺寸设置。

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