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

(相關資料圖)

這個時候就需要我們的超低壓差LDO(NMOS構成)來完成這個艱巨的任務了。

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，就這導致在相同的工藝尺寸下，NMOS的導通電阻更小，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指標。

我們再詳細研究一下NMOS管LDO的內部框圖，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注。

最后總結一下：超低壓差LDO(NMOS管構成)相比傳統(tǒng)LDO(PMOS管構成)，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、帶載能力都有嚴格要求的場合。但兩者的內部環(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用到項目中去。

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審核編輯：湯梓紅

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