瞬態事件如何影響LDO的動態性能?
發布時間:2023-01-17 來源:onsemi 責任編輯:wenwei
【導讀】有兩種瞬態響應。首先,負載瞬態響應是當低壓降穩壓器(LDO)提供的負載電流發生變化時,在LDO輸出端出現過衝或下衝。第二,線路瞬態響應是當連接的電壓在LDO輸入端發生變化時,在LDO輸出端發生過衝或下衝,具有不同的波形。
圖1.LDO輸出端發生下衝時的內部構造
讓我們看看當LDO的輸出出現下衝現象時,其內部會發生什麼。圖1顯示了LDO的內部結構,輸出電壓為1V時,瞬態響應下衝電壓為0.02V,導致輸出電壓下降到0.98V。當參考電壓穩定到1V時,那麼誤差放大器的輸入端之間有0.02V的電壓差。放大器將該電壓放大,所以誤差放大器的輸出電壓VAMP下降,這意味著PMOS傳遞元件的VGS增加,PMOS傳遞元件開始導通更多的通道,給輸出電容充電。所以,LDO的輸出電壓開始回升到1V。
圖2.LDO輸出端發生過衝時的內部構造
LDO輸出端過衝的情況(圖2)與下衝的情況相反。過衝電壓為0.02V,那麼輸出電壓是1.02V,誤差放大器的輸入端之間有一個-0.02V的電壓差。誤差放大器再次放大這個電壓,誤差放大器的輸出電壓VAMP增加,而PMOS傳遞元件的電壓VGS減少,這意味著PMOS傳遞元件開始關閉其通道。但正因為如此,一個傳遞元件可以給輸出電容充電,以防輸出電容放電時,過衝輸出電壓恢複到1V。
圖3.在下衝和過衝期間LDO內部的活動
您可以在圖3中看到下衝和過衝期間LDO內部的負載瞬態響應和該狀態下的動作:下(xia)衝(chong)期(qi)間(jian)更(geng)多(duo)的(de)傳(chuan)遞(di)元(yuan)件(jian)被(bei)打(da)開(kai),而(er)過(guo)衝(chong)期(qi)間(jian)關(guan)閉(bi)。這(zhe)種(zhong)反(fan)饋(kui)動(dong)作(zuo)對(dui)於(yu)負(fu)載(zai)瞬(shun)態(tai)響(xiang)應(ying)和(he)線(xian)性(xing)瞬(shun)態(tai)響(xiang)應(ying)是(shi)相(xiang)同(tong)的(de),它(ta)取(qu)決(jue)於(yu)導(dao)致(zhi)下(xia)衝(chong)或(huo)過(guo)衝(chong)的(de)原(yuan)因(yin)。過(guo)衝(chong)的(de)幅(fu)度(du)和(he)穩(wen)定(ding)時(shi)間(jian)取(qu)決(jue)於(yu)內(nei)部(bu)反(fan)饋(kui)對(dui)瞬(shun)態(tai)事(shi)件(jian)的(de)反(fan)應(ying)速(su)度(du)--輸入電壓或負載電流的任何變化。
圖4.NCP110的負載瞬態響應
圖4展示了NCP110的實測負載瞬態響應:在負載變化到較高的電流水平時,輸出電壓下降。一段時間後,內部反饋對過衝作出反應,導通PMOS傳遞元件。當負載變化到一個非常低的電流水平時,例如1毫安,內部反饋反應是關閉PMOS傳遞元件:導致過衝,輸出電容放電。
圖5.NCP110線性瞬態響應
圖5展zhan示shi了le線xian性xing瞬shun態tai響xiang應ying。但dan下xia衝chong和he過guo衝chong具ju有you相xiang同tong的de波bo形xing,這zhe是shi由you於yu實shi際ji上shang負fu載zai電dian流liu沒mei有you變bian化hua造zao成cheng的de。因yin此ci,輸shu出chu電dian容rong沒mei有you擴kuo展zhan放fang電dian。就jiu像xiang負fu載zai瞬shun態tai響xiang應ying一yi樣yang,PMOS傳遞元件也會相應地以導通和關閉做出響應。
您可以將類似的原則應用於含NMOS傳遞元件的LDO。含PMOS傳遞元件的LDO有一個針對輸入電壓VIN的柵源電壓VGS,而含NMOS傳遞元件的LDO有一個針對輸出電壓VOUT的柵源電壓VGS。因此,當需要導通更多的NMOS傳遞元件時,誤差放大器的輸出電壓VAMP增加。當需要關閉NMOS傳遞元件時,誤差放大器的輸出電壓VAMP下降;這與含PMOS傳遞元件的LDO恰好相反。
來源:onsemi
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