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TI电源培训电子书系列 III -【线性稳压器基础知识】

线性稳压器的工作原理是采用一个压控电流源以强制在稳压器输出端上产生一个固定电压,控制电路连续监视(检测)输出电压,并调节电流源(根据负载的需求)以把输出电压保持在期望的数值。


电流源的设计极限限定了稳压器在仍然保持电压调节作用的情况下所能供应的最大负载电流。输出电压采用一个反馈环路进行控制,其需要某种类型的补偿以确保环路稳定性。大多数线性稳压器都具有内置补偿功能电路,无需外部组件就能保持完全稳定。


《线性稳压器基础知识》电子书共分为二章,第一章线性稳压器基础知识,讲述了最基础的线性稳压器知识理论,第二章线性稳压器的分类,讲述了NPN型的LDO、PNP型的LDO、NMOS型的LDO、PMOS型的LDO这四种不同线性稳压器的特性、架构图、功率损失的简单模型、传输元件,以及驱动电流与低/高负载电流的关系。

线性稳压器基础知识.pdf

132 个回复

  • 详细的分析了致使 LDO 环路不稳定的因素,输出电容器的稳定

      高  ESR  将零点移至一个较低的频率, 这增大了环路带宽,因而允许极点 PPWR 在 0dB 频率之前增加更多的相移, 由其他极点产生的相移使得 >10Ω 的 ESR 值往往会造成环路的不稳定。    产生原因:电质量欠佳的钽电容器会具有高 ESR 、铝电解电容器在低温条件下将具有高 ESR    

      低 ESR 将零点移至一个较高的频率,零点出现的频率比  0 dB  频率高  1  个十倍频程以上,由于零点在  0 dB  下未添加任何正相移,因此两个低频极点将导致相移达到  -180°(不稳 定)。产生原因:许多表面贴装型陶瓷电容器具有非常低 (<20 mΩ) 的 ESR、钽、OSCON、SP、POSCAP、薄膜电容器均具有低 ESR          

     

  • 在第二章中介绍了线性稳压器的分类,通过对各种类型的线性稳压器的 型 LDO 的架构图、  LDO中的功率损失 、驱动  LDO传输元件 、LDO驱动电流与低/高负载电流的关系等,对 NPN 型的 LDO 、PNP 型的 LDO、 NMOS 型的 LDO 和 PMOS 型的 LDO 进行了分析和总结,并列出了各种类型的LOD的特点,方便对LOD 选择和分析

     

  • 看了部分,感觉书很好,PNP型LDO在一个 5mA和500mA的负载电流下需求的静态电流。由于
    PNP型的静态电流,也就是它的功率晶体管(Q1)基极对地流出的电流,直接决定了它的集电
    极能够给负载提供的电流,而这个输出电流也决定于基极和发射极电流之间的β比。因此
    我们也可以看到NPN型LDO的静态电流是远远大于NPN型的LDO的。由下图我们可以看到当
    在5mA 负载电流情况下它的静态电流已经远远大于1mA了。由下图我们也可以看到可PNP
    型的LDO中和在NPN型的LDO中一样,芯片的静态电流也是会随负载电流的增加而增加的,
    而且是成比例的增加。

  • 线性稳压器的工作原理是:采用一个压控电流源以强制在稳压器输出端上产生一个固定
    电压。控制电路连续监视(检测)输出电压,并调节电流源(根据负载的需求)以把输
    出电压保持在期望的数值。
     
      电流源的设计极限限定了稳压器在仍然保持电压调节作用的情况下所能供应的最大负
    载电流。
     
      输出电压采用一个反馈环路进行控制,其需要某种类型的补偿以确保环路稳定性。大多
    数线性稳压器都具有内置补偿功能电路,无需外部组件就能保持完全稳定。
     
      某些稳压器(比如低压降型)则确实需要在输出引脚和地之间连接一些外部电容以确保
    稳压器的稳定性。

    • 宁静致远
  • 回复 song jack:

    导致 LDO 产生振荡最常见的原因是什么?就是输出电容器!
    ESR 过高
    电质量欠佳的钽电容器会具有高ESR
     
    铝电解电容器在低温条件下将具有高 ESR
    ESR 过低
    许多表面贴装型陶瓷电容器具有非常低 (<20 mΩ) 的ESR
     
    钽、OSCON、SP、POSCAP、薄膜电容器均具有低ESR

    • 宁静致远
  • 回复 song jack:

     NPN “准 LDO ”具有下列特性:
      要求输入电压至少比输出电压高  0.9V  至  1.5V;
     
      接地引脚电流大于  NPN-达林顿管,但小于  PNP-LDO  稳压器;
            
      需要一个输出电容器,但一般不像  PNP-LDO  那样具有特殊的  ESR  要求。

    • 宁静致远
  • 回复 song jack:

    一个PNP 型的LDO 它的压控恒流源是由一个功率型的 PNP 管(Q1)来构成的,同时在它的
    基极也会连接一个对地的NPN 型的晶体管(Q2),这就是一个典型的PNP 型LDO 的架构。在上
    图右边它一样是由两电阻来检测电压,然后把它放进误差放大器里面和一个基准作比较,放
    大之后对Q2 进行控制。Q2 集电极上的电流会控制Q1 上基极的电流。由于功率晶体管(Q1)
    是PNP 型的晶体管,它的输出那它的集电极,因此由于它的这种结构它的输出阻抗是比较大
    的。在这种输出阻抗比较大的情况下,我们必须给输出增加输出电容器,也要控制这个电容
    器的ESR 控制在一定范围之内,才能保证这种 LDO 的工作稳定。

    • 宁静致远
  • 回复 song jack:

    PNP LDO 具有下列特性:
    要求输入电压至少比输出电压高 100mV  至  700mV
     
    具有高于  NPN  型  LDO  的接地引脚电流;
     
    需要谨慎地选择输出电容器数值和  ESR  额定值。

    • 宁静致远
  • 回复 song jack:

     NMOS 型的LDO 的优缺点
       缺点
      需偏置电压以上拉N-FET;
        优点
      N-FET的导通电阻低于 P-FET;
     
      允许非常低的 Vin和 Vout 数值;
            
      较低的输出阻抗可减轻负载极点的影响;
     
      可在采用小的外部电容器时保持稳定;
     
      低接地引脚电流(与负载无关) ;
     
      高DC增益与令人满意的带宽。

    • 宁静致远
  • 回复 song jack:

    NMOS 稳压器具有下列特点:
    要求输入电压高于输出电压(高出的幅度依据传输晶体管的VGS要
     
    接地引脚电流不随输出负载电流而变化;
    不需要任何的输出电容器(但为了动态响应更好还是使用一个)。

    • 宁静致远