決定低壓降穩(wěn)壓器LDO壓降的因素介紹

一.壓降

LDO（低壓降穩(wěn)壓器） 的典型特性便是壓降。因?yàn)樗拿Q以及其縮寫由此而來。

從根本上來講，壓降它指的是正常的穩(wěn)壓所需要的輸入和輸出之間的電壓差。但是，考慮到各種原因這個(gè)壓差會發(fā)生一些不可控的細(xì)微的變化。壓降對于實(shí)現(xiàn)高效運(yùn)轉(zhuǎn)或者產(chǎn)生有限的電壓余量是非常重要的，下面我們對此進(jìn)行詳細(xì)介紹。

壓降的介紹

壓降電壓Vdo的意思是為了實(shí)現(xiàn)正常的穩(wěn)壓需求，我們輸入的電壓Vin必須比輸出的電壓Vout要高出一個(gè)最小壓差 Vdo。參見公式1：VIN ≥ VOUT(nom) + VDO (1)

如果輸入的電壓Vin比很低，我們的LDO，線性穩(wěn)壓器將不會穩(wěn)出所需輸出的電壓，這種情況時(shí)，Vout輸出電壓=輸入電壓Vin-Vdo.

我們以穩(wěn)壓后輸出電壓為3.3V的降壓芯片TPS799等LDO為案例：當(dāng)輸出Vout電流為200mA時(shí)，芯片TPS799的最大壓降為175mV。也就是說必須輸入電壓要大于3.375V或更高的電壓，它就不會影響降壓穩(wěn)壓調(diào)節(jié)過程。

但是，當(dāng)輸入電壓小于3.375V的時(shí)侯，LDO芯片TPS799將會處于壓降狀態(tài)而停止調(diào)節(jié)，如下圖所示。

如圖，雖然我們要求應(yīng)該將輸出電壓Vout調(diào)節(jié)為3.3V，但是LDO芯片 TPS799 由于沒有余量電壓來保持穩(wěn)壓。進(jìn)而，輸出電壓便會跟隨輸入電壓來變化。

決定壓降的因素介紹

壓降主要是由低壓降穩(wěn)壓器LDO架構(gòu)的特性來決定，下面舉例分析。

如圖，為一個(gè)PMOS LDO降壓器，上圖為它的架構(gòu)，從圖中可以看出如果要調(diào)節(jié)好輸出端電壓Vout,就必須用反饋回路來把PMOS的DS間的內(nèi)阻Rds控制好。

當(dāng)發(fā)現(xiàn)輸入電壓Vin越來越接近輸出電壓Vout時(shí)，誤差放大器便會調(diào)整PMOS的Vgs電壓，來使PMOS的導(dǎo)通內(nèi)部更加小，進(jìn)而保持穩(wěn)壓。
當(dāng)Vgs調(diào)整到一定程度也就是Vgs(th)達(dá)到飽和
狀態(tài)時(shí)，PMOS的內(nèi)阻Rds將達(dá)到最小值，此時(shí)可以得到內(nèi)阻Rds*輸出電流Iout=壓降電壓。

但是細(xì)心的你會發(fā)現(xiàn)還有一個(gè)辦法降低內(nèi)阻Rds,那就是將輸出端Vou的值提高，可以得到Vgs進(jìn)一步拉大，從而實(shí)現(xiàn)需求。

如圖，為一個(gè)NMOS LDO降壓器。原理基本和PMOS LDO是一樣的，反饋回路還是控制內(nèi)阻Rds的大小，當(dāng)輸入端Vin越接近輸出電壓Vout時(shí)，誤差放大器便會增加Vgs來降低內(nèi)阻Rds，進(jìn)而保持穩(wěn)壓。