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超低壓差LDO和傳統(tǒng)LDO的區(qū)別

2023-08-28 21:34:30來源： 工程師說硬件

先提出一個電源指標(biāo)需求：低噪聲、大電流(>=500mA)、高效率，這是一種很常見的設(shè)計需求，例如手機中高像素CAM的DVDD電源設(shè)計要求就是如此，DCDC電源和傳統(tǒng)的LDO(PMOS構(gòu)成)貌似都無法滿足這個需求。

(相關(guān)資料圖)

這個時候就需要我們的超低壓差LDO(NMOS構(gòu)成)來完成這個艱巨的任務(wù)了。

在了解超低壓差LDO和傳統(tǒng)LDO的區(qū)別前，我們先簡單了解一下PMOS和NMOS的特性差異：NMOS使用的載流子是電子，而PMOS采用的載流子是空穴，就這導(dǎo)致在相同的工藝尺寸下，NMOS的導(dǎo)通電阻更小，過流能力更強。

我們都知道LDO是線性穩(wěn)壓器，其原理就是通過反饋電阻、誤差放大器等模塊，使內(nèi)部的MOS管工作在恒流區(qū)(即飽和區(qū))，如下圖所示，從而使輸出電壓保持穩(wěn)定。那么，損耗

在MOS管上的功耗就為(Vin-Vout)*Iout。

因此，當(dāng)Iout非常大的時候，必須降低Vin和Vout間的壓差，來減小電源的損耗和發(fā)熱。

在手機、AR等便攜式消費電子產(chǎn)品中，LDO的封裝通常都是非常小的。傳統(tǒng)的PMOS管LDO的過流能力通常在300mA以下，且LDO的drop電壓通常也在百mV級別，無論是帶載能力、效率、熱耗，都無法滿足我們文章開頭提出的技術(shù)指標(biāo)。

我們再詳細研究一下NMOS管LDO的內(nèi)部框圖，其主要也是由MOS管、分壓電阻、參考電壓電路、誤差放大器構(gòu)成的一個負反饋回路。仔細觀察會發(fā)現(xiàn)其比PMOS LDO多一個BIAS pin，這是因為NMOS管的導(dǎo)通需要Vgs電壓大于0，因此BIAS的電壓就需要比Vout電壓高，規(guī)格書中都會有明確標(biāo)注。

最后總結(jié)一下：超低壓差LDO(NMOS管構(gòu)成)相比傳統(tǒng)LDO(PMOS管構(gòu)成)，其輸出電流更大，drop電壓更小，效率更高(得益于NMOS管的特性)，通常用在對噪聲、帶載能力都有嚴(yán)格要求的場合。但兩者的內(nèi)部環(huán)路模塊基本一致，分析方法也相同。

大家知道有這樣一種特性的LDO就行，硬件工程師的一大能力就是隨時隨地都能有合適的器件和方案應(yīng)用到項目中去。

以上就是本期分享的所有內(nèi)容啦，歡迎大家持續(xù)關(guān)注，更多干貨正在快馬加鞭地趕來。

審核編輯：湯梓紅

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