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产品类别:SBW大功率补偿式稳压器

产品名称:通比牛牛LDO的工作原理详细分析

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  负反应与源(Source)的极性相反,它总会禁止输出的任何转变。也即是说,借使输出电压思要变高(或变低),负反应回途总会禁止,强制其回到平常值。

  波特图(Bode Plots)可用来确认回途的宁静性,回途的增益(Loop Gain,单元:dB)是频率(Frequency)的函数(图5:模范的波特图)。 回途增益及其干系实质鄙人节先容。 回途增益能够用汇集剖析仪(Network Analyzer)丈量。 汇集剖析仪向反应回途(Feedback Path)注入低电平的正弦波(Sine Wave),跟着直流电压(DC)的一直升高, 这些正弦波信号落成扫频,直到增益低落到0dB。然后丈量增益的反响(Gain Response)。

  NPN,LDO和准LDO正在电功能参数上的最大区别是:跌落电压(Dropout Voltage)和地脚电流(Ground Pin Current)。跌落电压前文曾经陈说。为了便于剖析,咱们界说地脚电流为Ignd (参睹图4),并漠视了IC到地的小偏置电流。那么,Ignd等于负载电流IL除以导通管的增益。

  然而,LDO的地脚电流会比拟高。正在满载时,PNP管的β值凡是是15~20。也即是说LDO的地脚电流凡是到达负载电流的7%。

  正在LDO(Low Dropout)稳压器(图2:LDO稳压器内部组织框图)中,导通管是一个PNP管。LDO的最大上风即是PNP管只会带来很小的导通压降,满载(Full-load)的跌落电压的模范值小于500mV,轻载(Light loads)时的压降仅有10~20mV。LDO的压差为:

  闭环体例(Closed-loop System)有个特点称为回途增益(Loop Gain)。正在稳压电途中,回途增益界说为反应信号(Feedback Signal)通过一切回途后的电压增益(Voltage Gain)。为了更好的阐明这个观点,LDO的组织框图(图2)作如下修削(图6:回途增益的丈量形式)。

  波特图是很便利的东西,它包罗推断闭环体例(Closed-loop System)宁静性的完全须要音讯。 征求下面几个枢纽参数:环途增益(Loop Gain),相位裕度(Phase Margin)和零点(Zeros)、顶点(Poles)。

  跟着便携式开发(电池供电)正在过去十年间的敏捷增加,象本来的业界法式 LM340 和 LM317 如此的稳压器件曾经无法知足新的须要。这些稳压器应用NPN 达林顿管,正在本文中称其为NPN 稳压器(NPN regulators)。预期更高功能的稳压器件曾经由新型的低压差(Low-dropout)稳压器(

  NPN 稳压器中,达林顿管的增益很高(High Gain),因而它只需很小的电流来驱动负载电流IL。如此它的地脚电流Ignd也会很低,凡是只要几个mA。 准LDO也有较好的功能,如邦半(NS)的LM1085也许输出3A的电流却只要10mA的地脚电流。

  为了到达宁静的回途就必需应用负反应(Negative Feedback)。负反应,有时亦称为蜕化极性的反应(degenerative feedback),与源信号的极性相反(图7:反应信号的相位示贪图)。

  准LDO(Quasi-LDO)稳压器(图3: 准 LDO 稳压器内部组织框图)曾经平凡使用于某些场所,比如:5V到3.3V 转换器。 准LDO介于 NPN 稳压器和 LDO 稳压器之间而得名,通比牛牛 导通管是由单个PNP 管来驱动单个NPN 管。 因而,它的跌落压降介于NPN稳压器和LDO之间:

  如前所述,完全的稳压器都采用反应( Feedback)以使输出电压宁静。输出电压是通过电阻分压器举办采样的(图6),而且该分压信号反应到偏差放大器的一个输入端,偏差放大器的另一个输入端接参考电压,偏差放大器将会调理输出到导通管(Pass Transistor)的输出电流以保留直流电压(DC Valtage)的宁静输出。

  完全稳压器都应用反应回途(Feedback Loop)以保留输出电压的宁静。反应信号正在通过回途后都市正在增益和相位上有所蜕化,通过正在单元增益(Unity Gain,0dB)频率下的相位偏移总量来确定回途的宁静性。

  须要防卫, 从Vb点先河传输的信号, 通过回途(Loop)时会崭露相位偏移(Phase Shift),最终达到Va点。相位偏移(Phase Shift)的众少决心了回途的宁静水准(Stability)。

  当然,不会有人正在线性稳压器件中应用正反应。可是借使崭露180°的相移,负反应就成为正反应了。

  相位裕度(Phase Margin,单元:度),界说为频率的回途增益等 0dB(单元增益,Unity Gain)时,反应信号总的相位偏移与-180°的差。一个宁静

  正反应(Positive Feedback)是指当反应信号与源信号有好像的极性时就产生的反应。此时,回途反响会与产生转变的宗旨划一。显而易睹不行到达输出的宁静,不行排斥输出电压的蜕化,反而将转变趋向扩充了。

  完全的稳压器,都诈骗了好像的身手完成输出电压的宁静(图4:稳压器事业道理图)。输出电压通过贯穿到偏差放大器(Error Amplifier)反相输入端(Inverting Input)的分压电阻(Resistive Divider)采样(Sampled),偏差放大器的同相输入端(Non-inverting Input)贯穿到一个参考电压Vref。 参考电压由IC内部的带隙参考源(Bandgap Reference)发生。 偏差放大器老是试图迫使其两头输入相称。为此,它供应负载电流以保障输出电压宁静:

  相位偏移即是反应信号经历一切回途后崭露的相位蜕化(Phase Change)的总和(相对肇始点)。相位偏移,单元费用(Degrees)展现,寻常应用汇集剖析仪(network analyzer)丈量。理思的负反应信号与源信号相位差180°(如图8:相位偏移示贪图),因而它的肇始点正在-180°。正在图7中能够看到这180°的偏置,也即是波型差半周。

  NPN稳压器的最大好处即是无条目的宁静,大大都器件不需非常的外部电容。 LDO正在输出端起码须要一个外部电容以省略回途带宽(Loop Bandwidth)及供应少少正相位变化(Positive Phase Shift)赔偿。 准LDO凡是也须要有输出电容,但容值要小于LDO的而且电容的ESR部分也要少些。

  能够看到,从-180°先河,填补180°的相移,信号相位回到零度,就会使反应信号与源信号的相位好像,从而使回途不宁静。

  变压器(Transformer)用来将交换信号(AC Signal)注入(Inject)到“A”、“‘B”点间的反应回途。借助这个变压器,用小信号正弦波(Small-signal Sine Wave)来“调制”(modulate)反应信号。能够丈量出A、B两点间的交换电压(AC Voltage),然后计划回途增益。回途增益界说为两点电压的比(Ratio): Loop Gain = Va / Vb (5)

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