ldo稳压器等效串联电阻的稳定范围

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1、LDO稳压器等效串联电阻的稳定范围

2、第1内容显示中（ESR）值的稳定范围。用LDO稳压器ac模式讨论LDO频率响应。检验稳定和非稳定ESR范围。LDO稳压器ac模式图1示出PMOSLDO稳压器的主要元件。LDO稳压器可分为4个独立功能块：通过元件，基准，取样电阻器和误差放大器。误差放大器用带电容器Cpar和电阻器Rpar负载的跨导ga模拟。寄生参量（Cpar,Rpar）表示误差放大器的输出阻抗和串联通过元件的输入阻抗。串联通过元件（PMOS晶体管）用跨导gp小信号模式模拟。增加一个输出电容器Co（等效串联电阻RESR)和旁路

3、电容器Cb。从图1可得输出阻抗:500)this.style.ouseg(this)">Zo=R12P‖（RESR+1/SCo）‖1/SCo(1)=R12p(1+SRESRCo)/S2R12pRESRCb+S[(R12p+RESR)Co+R12pCb]+1式中R12p=Rds‖(R1+R2)≈Rds(2)500)this.style.ouseg(this)">通常，输出电容器值Co远远大于旁路电容器Cb。因此，输出阻抗Zo近似表示为：Zo≈Rds(1+SRESRCo)/[1+S(Rds+RESR)Co]+[1+S(Rds‖R

4、ESR)Cb](3)从方程（3），得到稳压器总开环传递函数一部分，求得零点和极点。第1极点是：Po；S（Rds+RESR)Co=-1(4)所以fpo=-1/2π(Rds+RESR)Co≈-1/2πRdsCo（因为R≥RESR）（5）500)this.style.ouseg(this)">从方程3求得第2极点：Pb；S(Rds‖RESR)Cb=-1(6)所以fpb=-1/2π(Rds‖RESRCb)≈-1/2πRESRCb(7)零点是：ZESR；SRESRCo=-1(8)所以fz(ESR)=-1/2πRESRCo(9)500)

5、this.style.ouseg(this)">另外，通过元件输入阻抗（即放大器输出阻抗Rpar，CPAR）存在另外极点。LDO稳压器近似的极点和零点由下式给出：Po≈1/2πRdsCo≈IL/2πVACo(10)Pb≈1/2πRESRCb(11)Pa≈1/2πRparCpar(12)ZESR≈1/2πRESRCo(13)式中：RDs≈VA/IL，VA=1/λ（MOS器件），λ是沟道长度调制参量。极点Pa只在通过器件的输入采用，在器件的输出不用。根据所获得的极点和零点，得到LDO稳压器典型的频率响应，见图2。极点Po依赖于负

6、载电流。当低负载电流时，极点响应发生在相当低的频率，因此，降低相位容限。最坏稳定性出现在ESR极限值和低负载电流时。ESR稳定范围LDO稳压器需要一个输出电容器500)this.style.ouseg(this)">（具有输出等效串联电阻器）来稳定控制环路。如图3所示，如果不补偿，LDO具有两个导致不稳定性的极点。显然，线性稳压器是不稳定的，这是因为在1增益频率（UGF）相移为-180°（即相位容限=0°），这是由于在低频两个极点（Po,Pa）影响所致。为使稳压器稳定，必须增加零点，零点将消除两个极点之一的相位影响。输出电容

7、器ESR或补偿串联电阻器（CSR）用于零点。图4示出ESR（或CSR）零点如何稳定控制环路。由ESR产生的零点在UGF前定位，这样在UGF1的相位容限将大于0°。因此，线性稳压器变为稳定。为了系统的稳定性，控制环路在UGF的相位容限应大于0°。ESR值应保持在决定环路稳定的范围。在大多数情况下，LDO稳压器具有最小/最大ESR值。从方程11和13可见，ESR决定零点Zesr和极点Pb。当ESR改变时，Zesr和Pb上/下漂移，影响环路稳定性。图5示出ESR太大时LDO不稳定的频率响应，500)this.style.ouseg

8、(this)">图6示出ESR太小时LDO不稳定的频率响应。在这两种情况下在UGF处的相位容限小于或等于0°，导致系统不稳定。图5和图6示出Zers的稳定范围。由于ESR可导致不稳定性，所以LDO制造商一般提供表示ESR值稳定范围的图解。图7示出相对于输出电流的ESR值典型范围（TPS769333.3VLDO稳压器）。此曲线称之为"死亡隧道"（"TunnelofDeath"）。此曲线示出ESR必须在0.1Ω和8Ω之间。钽电解、铝电解和多层陶瓷电容器都能满足ESR要求。