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超低壓差LDO和傳統(tǒng)LDO的區(qū)別
2023-08-28 21:34:30來(lái)源: 工程師說(shuō)硬件

先提出一個(gè)電源指標(biāo)需求:低噪聲、大電流(>=500mA)、高效率,這是一種很常見(jiàn)的設(shè)計(jì)需求,例如手機(jī)中高像素CAM的DVDD電源設(shè)計(jì)要求就是如此,DCDC電源和傳統(tǒng)的LDO(PMOS構(gòu)成)貌似都無(wú)法滿足這個(gè)需求。


(相關(guān)資料圖)

這個(gè)時(shí)候就需要我們的超低壓差LDO(NMOS構(gòu)成)來(lái)完成這個(gè)艱巨的任務(wù)了。

在了解超低壓差LDO和傳統(tǒng)LDO的區(qū)別前,我們先簡(jiǎn)單了解一下PMOS和NMOS的特性差異:NMOS使用的載流子是電子,而PMOS采用的載流子是空穴,就這導(dǎo)致在相同的工藝尺寸下,NMOS的導(dǎo)通電阻更小,過(guò)流能力更強(qiáng)。

我們都知道LDO是線性穩(wěn)壓器,其原理就是通過(guò)反饋電阻、誤差放大器等模塊,使內(nèi)部的MOS管工作在恒流區(qū)(即飽和區(qū)),如下圖所示,從而使輸出電壓保持穩(wěn)定。那么,損耗

在MOS管上的功耗就為(Vin-Vout)*Iout。

因此,當(dāng)Iout非常大的時(shí)候,必須降低Vin和Vout間的壓差,來(lái)減小電源的損耗和發(fā)熱。

在手機(jī)、AR等便攜式消費(fèi)電子產(chǎn)品中,LDO的封裝通常都是非常小的。傳統(tǒng)的PMOS管LDO的過(guò)流能力通常在300mA以下,且LDO的drop電壓通常也在百mV級(jí)別,無(wú)論是帶載能力、效率、熱耗,都無(wú)法滿足我們文章開(kāi)頭提出的技術(shù)指標(biāo)。

我們?cè)僭敿?xì)研究一下NMOS管LDO的內(nèi)部框圖,其主要也是由MOS管、分壓電阻、參考電壓電路、誤差放大器構(gòu)成的一個(gè)負(fù)反饋回路。仔細(xì)觀察會(huì)發(fā)現(xiàn)其比PMOS LDO多一個(gè)BIAS pin,這是因?yàn)镹MOS管的導(dǎo)通需要Vgs電壓大于0,因此BIAS的電壓就需要比Vout電壓高,規(guī)格書(shū)中都會(huì)有明確標(biāo)注。

最后總結(jié)一下:超低壓差LDO(NMOS管構(gòu)成)相比傳統(tǒng)LDO(PMOS管構(gòu)成),其輸出電流更大,drop電壓更小,效率更高(得益于NMOS管的特性),通常用在對(duì)噪聲、帶載能力都有嚴(yán)格要求的場(chǎng)合。但兩者的內(nèi)部環(huán)路模塊基本一致,分析方法也相同。

大家知道有這樣一種特性的LDO就行,硬件工程師的一大能力就是隨時(shí)隨地都能有合適的器件和方案應(yīng)用到項(xiàng)目中去。

以上就是本期分享的所有內(nèi)容啦,歡迎大家持續(xù)關(guān)注,更多干貨正在快馬加鞭地趕來(lái)。

審核編輯:湯梓紅

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