LDO工作原理以及消除LDO自激

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1、稳压器的工作原理（RegulatorOperation）　　所有的稳压器，都利用了相同的技术实现输出电压的稳定（图4：稳压器工作原理图）。输出电压通过连接到误差放大器（ErrorAmplifier）反相输入端（InvertingInput）的分压电阻（ResistiveDivider）采样（Sampled），误差放大器的同相输入端（Non-invertingInput）连接到一个参考电压Vref。参考电压由IC内部的带隙参考源（BandgapReference）产生。误差放大器总是试图迫使其两端输入相等。为此，它提供负载电流以保证输出电压稳定：　　Vout=Vref（

2、1+R1/R2）（4）图4　　性能比较（PerformanceComparison）　　NPN，LDO和准LDO在电性能参数上的最大区别是：跌落电压（DropoutVoltage）和地脚电流（GroundPinCurrent）。跌落电压前文已经论述。为了便于分析，我们定义地脚电流为Ignd（参见图4），并忽略了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。　　NPN稳压器中，达林顿管的增益很高（HighGain），所以它只需很小的电流来驱动负载电流IL。这样它的地脚电流Ignd也会很低，一般只有几个mA。准LDO也有较好的性能，如国半（NS）的

3、LM1085能够输出3A的电流却只有10mA的地脚电流。　　然而，LDO的地脚电流会比较高。在满载时，PNP管的β值一般是15～20。也就是说LDO的地脚电流一般达到负载电流的7%。　　NPN稳压器的最大好处就是无条件的稳定，大多数器件不需额外的外部电容。LDO在输出端最少需要一个外部电容以减少回路带宽（LoopBandwidth）及提供一些正相位转移（PositivePhaseShift）补偿。准LDO一般也需要有输出电容，但容值要小于LDO的并且电容的ESR局限也要少些。　　反馈及回路稳定性（FeedbackandLoopStability）　　所有稳压器都使用反

4、馈回路（FeedbackLoop）以保持输出电压的稳定。反馈信号在通过回路后都会在增益和相位上有所改变，通过在单位增益（UnityGain，0dB）频率下的相位偏移总量来确定回路的稳定性。　　波特图（BodePlots）　　波特图（BodePlots）可用来确认回路的稳定性，回路的增益（LoopGain，单位：dB）是频率（Frequency）的函数（图5：典型的波特图）。回路增益及其相关内容在下节介绍。回路增益可以用网络分析仪（NetworkAnalyzer）测量。网络分析仪向反馈回路（FeedbackPath）注入低电平的正弦波（SineWave），随着直流电压（

5、DC）的不断升高，这些正弦波信号完成扫频，直到增益下降到0dB。然后测量增益的响应（GainResponse）。图5　　波特图是很方便的工具，它包含判断闭环系统（Closed-loopSystem）稳定性的所有必要信息。包括下面几个关键参数：环路增益（LoopGain），相位裕度（PhaseMargin）和零点（Zeros）、极点（Poles）。回路增益（LOOPGAIN）　　闭环系统（Closed-loopSystem）有个特性称为回路增益（LoopGain）。在稳压电路中，回路增益定义为反馈信号（FeedbackSignal）通过整个回路后的电压增益（Voltag

6、eGain）。为了更好的解释这个概念，LDO的结构框图（图2）作如下修改（图6：回路增益的测量方法）。图6　　变压器（Transformer）用来将交流信号（ACSignal）注入（Inject）到“A”、“‘B”点间的反馈回路。借助这个变压器，用小信号正弦波（Small-signalSineWave）来“调制”（modulate）反馈信号。可以测量出A、B两点间的交流电压（ACVoltage），然后计算回路增益。回路增益定义为两点电压的比（Ratio）：LoopGain＝Va/Vb（5）　　需要注意，从Vb点开始传输的信号，通过回路（Loop）时会出现相位偏移（Ph

7、aseShift），最终到达Va点。相位偏移（PhaseShift）的多少决定了回路的稳定程度（Stability）。　　反馈（FEEDBACK）　　如前所述，所有的稳压器都采用反馈（Feedback）以使输出电压稳定。输出电压是通过电阻分压器进行采样的（图6），并且该分压信号反馈到误差放大器的一个输入端，误差放大器的另一个输入端接参考电压，误差放大器将会调整输出到导通管（PassTransistor）的输出电流以保持直流电压（DCValtage）的稳定输出。　　为了达到稳定的回路就必须使用负反馈（NegativeFeedback）。负反馈，有时亦称