TI-线性稳压器基础知识
47页1、线线性性稳压稳压器基器基础础知知识识 2.1 线性稳压器的种类 什么是什么是线线性性稳压稳压器?器? 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。 2 线线性性稳压稳压器操作器操作 电压反馈负责对输出进行采样,R1 和 R2 可以内置 或外置 反馈用于控制传输晶体管至负载的电流 V IN V REF C IN V OUT C OUT R LOAD ERROR AMP PASS TRANSISTOR R1 R2 3 线线性性稳压稳压器拓扑器拓扑 VIN VOUT GND VOLTAGE CONTROL P-FET VIN VO
2、UT GND VOLTAGE CONTROL NPN DARLINGTON VINVOUT GND VOLTAGE CONTROL PNP LDO VINVOUT GND VOLTAGE CONTROL NPN QUASI-LDO P-FET LDO VDO = 2VBE + VSAT VDO = VBE + VSAT VDO = VSAT VDO = RON X ILOAD 4 简单简单的模型的模型 基本的(一阶)线性稳压器可以模拟 为两个电阻器和一个用于 VIN 的电 源。 现实中,唯一恒定的参数是输出电压 VOUT。所有其他的参数都可以、而且 将会不断地改变。 输入电压可能会由于外界的干扰而 变化,而负载电流也许会因为负载运 行状况的动态变化而发生改变。 这些变量的变化可能会全部同时发 生,而用于将 VOUT 保持在一个恒定 值所需的 RPASS 的数值也将必需相 应地改变。 5 带带数数值值的的简单简单模型模型 对于第一个例子,我们将分配典型的操作值并计算串联 传输元件 RPASS 所需的数值。 VIN = 12V VOUT= 5V ILOAD = 50 mA 当 VIN= 1
3、2V 和 VOUT= 5V 时,RPASS 两端的电压 = (12V - 5V) = 7V 当流过 RPASS 的电流 = ILOAD = 50 mA 时,RPASS 所需 的电阻 = (7V / 50mA)= 140 6 负载电负载电流流变变化的化的简单简单模型模型 对于第二个例子,我们将负载电流从 50mA 变为 500mA,并计算串联传输元件 RPASS 所需的数值。 VIN= 12V VOUT= 5V ILOAD= 500 mA 当 VIN= 12V 和 VOUT= 5V 时,RPASS 两端的电压 = (12V - 5V) = 7V 当流过 RPASS 的电流 = ILOAD = 500 mA 时,RPASS 所需 的电阻 = (7V / 500mA) = 14 7 输输入入电压变电压变化的化的简单简单模型模型 对于第三个例子,我们将输入电压从 12V 变为 22V,并 计算串联传输元件 RPASS 所需的数值。 VIN= 22V VOUT= 5V ILOAD= 50 mA 当 VIN= 22V 和 VOUT= 5V 时,RPASS 两端的电压 = (22V - 5V) =
4、17V 当流过 RPASS 的电流 = ILOAD = 50 mA时,RPASS 所需的 电阻 = (17V / 50mA) = 340 8 控制控制环环路路 如前面所述,当工作条件发生变化时,串联传输元件 RPASS 的电阻也需要做出改变。 这是利用一个控制环路实现的。 误差放大器监视采样输出电压,将之与一个已知的 基准电压进行比较,并主动地调整 RPASS 以保持 VOUT 的恒定。 所有线性稳压器的一个共同特性是其在负载电流需求发 生变化之后需要一定的时间去“校正”输出电压。 这种“时滞”限定了被称为瞬态响应瞬态响应的特性,此特性反映了 稳压器在负载变化之后能够以多快的速度恢复稳态运作。 9 具有控制具有控制环环路模路模块块的的简单简单模型模型 这里增加了“简单”的模块以说明所有线性稳压器的 4 个 基本组成部分: 1) 串联传输元件 2) 误差放大器 3) VOUT 采样网络 4) 基准电压 10 给给 LDO 环环路增添一个零点路增添一个零点 所有的电容器都具有一个 等效串联电阻 (ESR) ESR 给 LDO 环路添加了 一个零点,其频率为: FZERO = 1/(2 x
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