LDO線性調(diào)壓器介紹課件

LinearVoltageRegulator介紹－－－StepDownModeDT.LEE調(diào)壓器種類（降壓）工頻（50/60Hz）變壓器（AC-AC）開關(guān)電源（AC-DC）開關(guān)電源（DC-DC）線性調(diào)壓電源（DC-DC）√功能框圖調(diào)整管參考電平比較放大器ViVoR1R2反饋電壓Vo＝VrefX(1＋R2/R1)----AMS1117,1084,1085系列Vo＝VrefX(1＋R1/R2)----TPS763xx系列過流保護(hù)過熱保護(hù)電路形式控制電路ViVoROIb調(diào)壓器工作模式可以用NPN晶體管的電流特性曲線描述（如右圖）。工作區(qū)間分為線性區(qū)和飽和導(dǎo)通區(qū)。

正常工作時(shí)使用的是飽和導(dǎo)通區(qū)。等效電路VoRORiVoROβIbIb在線性區(qū)，等效一個(gè)可變電阻

在飽和區(qū)，等效一個(gè)受控的電流源 電流源：β*Ib工作原理：正常工作區(qū)（飽和調(diào)整區(qū)間）

工作點(diǎn)P0對(duì)應(yīng)工作輸出電流為Ic2

當(dāng)負(fù)載變大，輸出電流增加到Ic3時(shí)，P0移動(dòng)到P2`

在P2`工作點(diǎn)的時(shí)候，如果這個(gè)時(shí)候輸入電壓Vi增大，而輸出電壓不變，Vce就會(huì)相應(yīng)增大，因此，工作點(diǎn)由P2`移動(dòng)到P2

同理在P2`狀態(tài)下，輸入電壓Vi減小，工作點(diǎn)將由P2`移動(dòng)到P1

如果輸入電壓進(jìn)一步下降，會(huì)使得控制環(huán)路無法正常調(diào)整，輸出電壓將隨輸入電壓下降而下降。－－－跌落區(qū)輸入電壓特性右圖是輸入電壓/輸出電壓關(guān)系坐標(biāo)圖（以TPS763333.3VLDO為例）

2.3V以下為關(guān)斷區(qū)2.3V到3.6V為跌落區(qū)

3.6V到10V為正常調(diào)節(jié)區(qū)性能參數(shù)DropoutVoltage（最小工作壓差）： 調(diào)壓器正常工作所必須的輸入輸出之間的電壓差。它由調(diào)整管類型，拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)決定。

a）達(dá)林頓＋NPN： Vdropout=Vce(sat)+2*Vbe≈1.6~2.5V b）PNP＋NPN： Vdropout=Vce(sat)+Vbe≈0.9~1.3V c）PNP： Vdropout=Vce(sat)≈0.15~0.4V d）PMOS，PMOS＋NMOS：Vdropout=Io*Ron≈35~350mVb),c)和d)又稱為L(zhǎng)DO(LowDropoutVoltageRegulator)2.QuiescentCurrent（靜態(tài)電流）：－－越小越好 靜態(tài)電流＝輸入電流－輸出電流，Iq＝Ii－Io

靜態(tài)電流包括偏置電流，調(diào)整管驅(qū)動(dòng)電流（沒有流出電壓輸出管腳的部分）。它由調(diào)整管類型，拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，溫度決定。晶體管是電流驅(qū)動(dòng)型，MOS管是電壓驅(qū)動(dòng)型，MOS的Iq比晶體管小。

性能參數(shù)3.效率：－－越高越好效率＝Io*Vo/((Io+Iq)*Vi)*100壓差越小，效率越高靜態(tài)電流越小，效率越高參數(shù)達(dá)林頓NPNPNPNMOSPMOS最大輸出電流Io大大大中中靜態(tài)工作電流Iq中中大小小最小壓差Vdrop1.6～2.50.9～1.30.15～0.40.035～0.350.035～0.35速度Speed快快慢中中5種常用的調(diào)整管參數(shù)對(duì)比性能參數(shù)6.ThermalRegulation（熱調(diào)整率）：－－越小越好指在加固定輸入電壓，帶固定負(fù)載后的t（通常幾十mS）時(shí)間內(nèi)，查看輸出電壓的變化率。測(cè)試結(jié)果扣除前60uS的Load/Line調(diào)整率。如：測(cè)試輸入6V，負(fù)載Io=100mA,t＝10mS7.TemperatureStability（溫度穩(wěn)定度）：－－越小越好指在正常工作的溫度范圍內(nèi)，在固定輸入電壓，帶固定負(fù)載，輸出電壓的變化率AMS1084：正常工作溫度結(jié)溫：0～150度，穩(wěn)定度0.5%8.TransientResponse（瞬態(tài)反應(yīng)）：－－越小越好指在輸出電流Io突變的時(shí)候，輸出電壓跳變的最大電壓值。物理公式：△Vtr,max=(Io,max*△t1)/(Co+Cb)+△Vesr△t1:第一個(gè)脈沖寬度Co：輸出濾波電容△Vesr：Co的ESR產(chǎn)生的電壓Cb：退耦電容減小濾波電容ESR，增大濾波電容，減短反應(yīng)時(shí)間△t1，提高瞬態(tài)反應(yīng)性能性能參數(shù)9.RippleRejection（紋波抑制比）：－－越小越好又稱為電源抑制比，是指輸入電壓發(fā)生變化時(shí)，輸出電壓的變化率，用dB表示。這個(gè)和前面的線性調(diào)整率有點(diǎn)相似。但是紋波抑制比加入了對(duì)輸入電壓變化的頻率的定義。因此，更詳細(xì)說是輸入電壓在不同按照不同頻率變化時(shí)，輸出電壓的變化率。也就是說，提到紋波抑制比參數(shù)需要帶頻率參數(shù)。如：AP1122：在輸入電壓變化為120Hz時(shí)，紋波抑制比是60dB。右下圖是紋波抑制比曲線圖和線性調(diào)整率一樣提高環(huán)路增益可以提高紋波抑制性能，另外使用大容值，低ESR濾波電容也可以提高性能。使用注意輸出電容ESR（TunnelofDeath)：反饋：輸出電壓通過電阻分壓采樣后和內(nèi)部的參考電壓一起分別送入比較放大器的”-”,”+”端，比較放大器控制調(diào)整管，保證輸出電壓穩(wěn)定。為了保證器件工作穩(wěn)定通常都是采用負(fù)反饋，也就是反饋信號(hào)和輸出信號(hào)在極性相差180度。而使用中由于有相位偏移存在，實(shí)際很難保證完整的－180度。一個(gè)穩(wěn)定的電路，需要有20度的相位余量。 由頻域波特圖分析外部濾波電容ESR對(duì)相位影響比較大，太大，太小都會(huì)影響器件穩(wěn)定性。廠商會(huì)根據(jù)器件給出輸出濾波ESR的范圍（如右圖）ESR取值范圍在0.2～9歐姆。此外，容值建議<1000uF，容值太大容易造成上電瞬間損壞調(diào)整管。總結(jié)1）穩(wěn)壓器正常工作時(shí)，調(diào)整管工作在飽和導(dǎo)通區(qū)。2）最小壓差：a）達(dá)林頓＋NPN：Vdropout=Vce(sat)+2*Vbe≈1.6~2.5Vb）PNP＋NPN：Vdropout=Vce(sat)+Vbe≈0.9~1.3Vc）PNP： Vdropout=Vce(sat)≈0.15~0.4Vd）PMOS，PMOS＋NMOS：Vdropout=Io*Ron≈35~350mV2）靜態(tài)電流，效率：特別是手持，使用電池的設(shè)備。3）輸出電壓精度：a）LineRegulation（線性調(diào)整率）：－－越小越好

b）LoadRegulation（負(fù)載調(diào)整率）：－－越小越好

c）

ThermalRegulation（熱調(diào)整率）：－－越小越好

d）Tem