当前位置:首页 > > 工程师看海
[导读]▼关注公众号:工程师看海▼上一篇文章介绍了PMOS结构线性电源的基本工作原理,今天结合仿真介绍大电流LDO使用的NMOS架构基本工作原理,以及其他一些重要的LDO参数,包括PSRR、DropoutVoltage等。添加微信[chunhou0820]获取LDO仿真文件 1.NMOS...

▼关注公众号:工程师看海▼


上一篇文章介绍了PMOS结构线性电源的基本工作原理,今天结合仿真介绍大电流LDO使用的NMOS 架构基本工作原理,以及其他一些重要的LDO参数,包括PSRR、Dropout Voltage等。添加微信[chunhou0820]获取LDO仿真文件



1. NMOS LDO工作简介


下图是一个NMOS LDO的基本框图,NMOS LDO一般也工作在饱和区(特殊时会在可变电阻区),所以Vg要大于Vs,因此NMOS LDO除了有Vin引脚,一般还会有个Vbias引脚来给MOS G极提供高压驱动源;或者只有一个Vin,而内部集成了CHARGE BUMP来为G极提供高压驱动源。大体工作流程同PMOS LDO:当Vout下降时,反馈回路中的Vfb也会下降,误差放大器输出端Vg就会增加,随着Vg增加,Ids电流也增加,最终使得Vout又恢复到原始电平,状态如下


Vout↓——>Vfb↓——>Vg↑——Iout↑——>Vout↑



2. NMOS LDO详细工作原理


下图是某NMOS输出特性曲线,让我们结合上图和下图分析,当Vout下降,Vin不变,则Vds=Vin-Vout,Vds增加,MOS工作点由A转移到B;紧接着反馈回路开始工作,Vfb电压减小,经过误差放大器后,Vg增加,那么Vgs=Vg-Vs,Vgs也增加,从下图可以看到,随着Vgs增加,MOS的电流Id逐渐上升,进而使得Vout逐渐升高,MOS工作点由B转移到C,LDO又回到原始工作电平。



3. NMOS LDO仿真结果


下图是简单的5V转3.0V的NMOS LDO仿真图以及仿真波形结果,橙色曲线是电压,绿色曲线是电流,随着负载端滑动变阻器R4的变化,负载电流也在变,而输出电压基本稳定在3.0V。



4. LDO 输出电容你知道多少?


考虑到系统的稳定性,LDO的输出电容原则上是要加的,但是如果对于成本有极致的考虑,在满足一定要求时,这个电容其实是可以删除的。



5. Dropout voltage


上文分析了PMOS LDO工作在恒流区(饱和区),DS之间有一定的压差,此压差常称为dropout voltage(Vdo),所以LDO若想稳定工作在饱和区,输入输出之间满足一定的压差,应用中通常可以考虑在spec中预留25%的余量。比如下图中在Iout=150mA时,不同Vout对应的Vdo也不同。



6. 效率


效率此处不过多讨论,LDO自身消耗的功率约等于压差*电流,因此相同负载电流下,压差越大,LDO功耗越高,所以压差稍微低一些,有利于提高效率。


7. PSRR


LDO重要参数之一也是巨大优点之一便是纹波小,即PSRR好,PSRR是电源抑制比,是LDO对输入电源纹波的抑制程度,PSRR的绝对值越大越好。看PSRR曲线有个转折点,左边为LDO自身起主导作用,右边为输出电容起主导作用,PSRR性能好的LDO左边的曲线会更高,加大输出电容,右边的曲线会升高。



LDO的基本原理与介绍可以告一段落了,而其内部实际工作情况是非常复杂的,本文只起引导作用,希望能引起大家的共鸣或排解一些疑惑,欢迎关注我的公众号:硬件工程师看海。里面会定期更新鲜的内容。


---The end---




本站声明: 本文章由作者或相关机构授权发布,目的在于传递更多信息,并不代表本站赞同其观点,本站亦不保证或承诺内容真实性等。需要转载请联系该专栏作者,如若文章内容侵犯您的权益,请及时联系本站删除。
换一批
延伸阅读

LED驱动电源的输入包括高压工频交流(即市电)、低压直流、高压直流、低压高频交流(如电子变压器的输出)等。

关键字: 驱动电源

在工业自动化蓬勃发展的当下,工业电机作为核心动力设备,其驱动电源的性能直接关系到整个系统的稳定性和可靠性。其中,反电动势抑制与过流保护是驱动电源设计中至关重要的两个环节,集成化方案的设计成为提升电机驱动性能的关键。

关键字: 工业电机 驱动电源

LED 驱动电源作为 LED 照明系统的 “心脏”,其稳定性直接决定了整个照明设备的使用寿命。然而,在实际应用中,LED 驱动电源易损坏的问题却十分常见,不仅增加了维护成本,还影响了用户体验。要解决这一问题,需从设计、生...

关键字: 驱动电源 照明系统 散热

根据LED驱动电源的公式,电感内电流波动大小和电感值成反比,输出纹波和输出电容值成反比。所以加大电感值和输出电容值可以减小纹波。

关键字: LED 设计 驱动电源

电动汽车(EV)作为新能源汽车的重要代表,正逐渐成为全球汽车产业的重要发展方向。电动汽车的核心技术之一是电机驱动控制系统,而绝缘栅双极型晶体管(IGBT)作为电机驱动系统中的关键元件,其性能直接影响到电动汽车的动力性能和...

关键字: 电动汽车 新能源 驱动电源

在现代城市建设中,街道及停车场照明作为基础设施的重要组成部分,其质量和效率直接关系到城市的公共安全、居民生活质量和能源利用效率。随着科技的进步,高亮度白光发光二极管(LED)因其独特的优势逐渐取代传统光源,成为大功率区域...

关键字: 发光二极管 驱动电源 LED

LED通用照明设计工程师会遇到许多挑战,如功率密度、功率因数校正(PFC)、空间受限和可靠性等。

关键字: LED 驱动电源 功率因数校正

在LED照明技术日益普及的今天,LED驱动电源的电磁干扰(EMI)问题成为了一个不可忽视的挑战。电磁干扰不仅会影响LED灯具的正常工作,还可能对周围电子设备造成不利影响,甚至引发系统故障。因此,采取有效的硬件措施来解决L...

关键字: LED照明技术 电磁干扰 驱动电源

开关电源具有效率高的特性,而且开关电源的变压器体积比串联稳压型电源的要小得多,电源电路比较整洁,整机重量也有所下降,所以,现在的LED驱动电源

关键字: LED 驱动电源 开关电源

LED驱动电源是把电源供应转换为特定的电压电流以驱动LED发光的电压转换器,通常情况下:LED驱动电源的输入包括高压工频交流(即市电)、低压直流、高压直流、低压高频交流(如电子变压器的输出)等。

关键字: LED 隧道灯 驱动电源
关闭