NMOS LDO工作原理及特性詳解-KIA MOS管

NMOS 型的 LDO 的架構(gòu)圖

從上圖我們可以看到從功率型的晶體管變成了 N 型 mos 管，結(jié)構(gòu)沒(méi)有變。

NMOS LDO 穩(wěn)壓器中的功率損失的簡(jiǎn)單模型

由上圖可以看出在整個(gè)線路里面對(duì)輸入于輸出的壓差構(gòu)成限制的不在是晶體管的基極與發(fā)射極之間的結(jié)壓降，而是 mos 管里面門(mén)級(jí)到漏極之間的最小壓差。

驅(qū)動(dòng)標(biāo)準(zhǔn) NMOS 傳輸元件

下面這幅簡(jiǎn)化的原理圖中示出了經(jīng)由 NMOS 傳輸元件留至負(fù)載的電流。這里所使用的柵極至源極電壓(VGS)用于說(shuō)明原理。 

NMOS LDO 它同樣是采用一對(duì)電阻來(lái)采樣輸出電壓，把它送入誤差放大器的輸入端，接著和一個(gè)基準(zhǔn)做比較，然后在誤差放大器里面進(jìn)行放大，最后產(chǎn)生一個(gè)電壓信號(hào)來(lái)控制 NMOS 的門(mén)級(jí)。

實(shí)際的柵極至源極電壓將取決于所運(yùn)用的制造工藝以及設(shè)計(jì)考慮因素。一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的NMOS 傳輸晶體管實(shí)際上將由幾千個(gè)并聯(lián)的單獨(dú)晶體管組成。

驅(qū)動(dòng)電流與低/高負(fù)載電流的關(guān)系

下圖是描述的是 NMOS LDO 在一個(gè) 50mA 和 3A 的負(fù)載電流下需求的靜態(tài)電流。這種負(fù)載的變化是比較大的，但是我們?cè)陟o態(tài)電流上可以看待幾乎是沒(méi)什么變化的，因?yàn)?N 型 mos我們只需要用電壓信號(hào)來(lái)控制，這個(gè)電壓信號(hào)不需要消耗誤差放大器里面本身的電流。因此我們可以看出由 NMOS 構(gòu)成的 LDO 相對(duì)于晶體管而言它的靜態(tài)電流是它一個(gè)最大的優(yōu)勢(shì)。

NMOS 型的 LDO 的優(yōu)缺點(diǎn)

缺點(diǎn)

需偏置電壓以上拉 N-FET；

優(yōu)點(diǎn)

N-FET 的導(dǎo)通電阻低于 P-FET；

允許非常低的 Vin 和 Vout 數(shù)值；

較低的輸出阻抗可減輕負(fù)載極點(diǎn)的影響；

可在采用小的外部電容器時(shí)保持穩(wěn)定；

低接地引腳電流（ 與負(fù)載無(wú)關(guān)）；

高 DC 增益與令人滿意的帶寬。

NMOS 穩(wěn)壓器具有下列特點(diǎn)：

要求輸入電壓高于輸出電壓（ 高出的幅度依據(jù)傳輸晶體管的 VGS 要求）；

接地引腳電流不隨輸出負(fù)載電流而變化；

不需要任何的輸出電容器（ 但為了動(dòng)態(tài)響應(yīng)更好還是使用一個(gè)）。

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