• 正文
    • 什么是LDO电路:
    • LDO的内部结构和工作流程:
    • 接下来具体讲讲LDO工作原理:
  • 相关推荐
申请入驻 产业图谱

LDO电路基本工作原理,查case加分项

05/09 13:56
482
加入交流群
扫码加入
获取工程师必备礼包
参与热点资讯讨论

什么是LDO电路:

英文全称叫Low Dropout Linear Regulator,中文名叫低压差线性稳压器。是一种在输入电压与输出电压压差很小的条件下能正常工作的稳压器。这是相对于传统的线性稳压器来说的。传统的线性稳压器,如78XX系列的芯片都要求输入电压要比输出电压至少高出2V~3V,否则就不能正常工作。但是在一些情况下,这样的条件显然是太苛刻了,如5V转3.3V,输入与输出之间的压差只有1.7v,显然这是不满足传统线性稳压器的工作条件的。针对这种情况,芯片制造商们才研发出了LDO类的电压转换芯片。

LDO 是一种能把不稳定的输入电压变成稳定的输出电压的器件,就好像一个精准的 “电压调控员”。想象一下,你有一个电源,它输出的电压可能会因为各种原因(比如电池电量变化、用电设备增多等)而不太稳定,有时高一点,有时低一点。而你有一些电子设备,比如手机、电脑里的一些芯片,它们需要一个非常稳定的电压才能正常工作,电压高了或者低了都可能让这些设备出问题,比如运行速度变慢、屏幕闪烁,甚至直接死机。

这时候,LDO 就发挥作用了。它就像一个聪明的 “管家”,会把不稳定的输入电压进行调整,不管输入电压怎么变化,它都能想办法让输出的电压保持在一个稳定的数值上,给电子设备提供一个稳定的 “电力供应”,让它们可以安心地工作,不会因为电压不稳定而出现各种故障。而且它特别厉害的地方在于,即使输入电压和它要输出的稳定电压之间的差距很小,它z能很好地完成稳压工作,这就是它 “低压差” 的特点。

LDO的内部结构和工作流程:

LDO=low dropout regulator,低压差+线性+稳压器。

低压差:输出压降比较低,例如输入3.3V,输出可以达到3.2V。

线性:LDO内部的MOS管工作于线性电阻

稳压器:说明了LDO的用途是用来给电源稳压。

PMOS LDO为例:

LDO的内部通常由四个主要部件构成:分压取样电路基准电压、误差放大电路晶体管调整电路。

分压取样电路: 通过电阻R1和R2对输出电压进行采集;

基准电压: 通过bandgap(带隙电压基准)产生的,目的是为了温度变化对基准的影响小;

误差放大电路: 将采集的电压输入到比较器反向输入端,与正向输入端的基准电压(也就是期望输出的电压)进行比较,再将比较结果进行放大;

晶体管调整电路: 把这个放大后的信号输出到晶体管的控制极(也就是PMOS管的栅极或者PNP型三极管的基极),从而这个放大后的信号(电流)就可以控制晶体管的导通电压了,这就是一个负反馈调节回路。

接下来具体讲讲LDO工作原理:

输出电压下降

• 首先,输出电压(Vout)就好比是供水系统最终提供给用户的水压。当因为一些原因(比如有更多的水龙头被打开,也就是负载变化,或者其他一些问题)导致输出电压(Vout)下降时,就好像是水压变小了。

• 电路中的两个串联分压电阻呢,就像是两个连着的 “小水管”,它们会把输出电压 “分” 一部分出来。当输出电压(Vout)下降时,这两个 “小水管” 两端的电压也会跟着下降,也就是 A 点的电压下降了。

与基准电压比较

• A 点的电压就像是一个 “监测点” 的水压,它会和一个固定的 “标准水压”,也就是基准电压(VREF)进行比较。这个基准电压(VREF)是一个很稳定的电压,就像供水系统里有一个固定的标准水压值。

• 当 A 点电压下降后,和基准电压(VREF)一比较,就会发现有了差距。这时候,误差放大器就像是一个 “控制器”,它会根据这个差距来调整输出。因为 A 点电压下降了,所以误差放大器就会减小它的输出。

PMOS 管调节

• 误差放大器的输出连接着 PMOS 管的 G 极(可以把它想象成一个控制阀门)。当误差放大器减小输出时,PMOS 管 G 极的电压就会下降。

• PMOS 管的 S 极电压(VS)是不变的,就像供水系统中某一段水管的压力是固定的。而 G 极电压下降后,G 极和 S 极之间的电压差(vert VGS)就会增加,这就好比是控制阀门的开合程度发生了变化。

• 这个电压差的变化会使得 PMOS 管的电流(ISD)增加,就像打开了更多的水管通道,让水流变大了。而这个电流(ISD)就是输出电流(Iout)的一部分,所以输出电流(Iout)就增加了。

输出电压回升

• 输出电流(Iout)增加后,就会让输出电压(Vout)上升,就像往供水系统里增加了水流,水压就会回升一样。

• 这样就完成了一次反馈控制,让输出电压(Vout)又回到了正常的电位,就像供水系统的水压又回到了正常状态一样。整个过程就是通过不断地监测、比较和调整,来保持输出电压的稳定。

欢迎大家交流,每日坚持分享芯片制造干货,您的关注+点赞+在看 是我持续创作高质量文章的动力,谢谢!

相关推荐

登录即可解锁
  • 海量技术文章
  • 设计资源下载
  • 产业链客户资源
  • 写文章/发需求
立即登录

目前就就职于Foundry大厂工艺整合工程师,每天坚持更新行业知识和半导体新闻动态,欢迎沟通交流,与非网资深PIE。欢迎关注微信公众号:国芯制造

微信公众号