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區分一下MOS管的LDO原理,并且如何防止出現反向電流?

作者:微碧半導體

LDO 低壓差線性穩壓器,傳統的線性穩壓器壓差高達2V,但LDO隻有幾百mV。

LDO屬于一個負回報系統:當Vout增大時,R2上電壓增大,放大器輸出電壓增大,PMOS VGS電壓減小,随後輸出電流減小,輸出電壓也減小。

區分一下MOS管的LDO原理,并且如何防止出現反向電流?

我們來對比下NMOS和PMOS在LDO 中的工作情況。

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PMOS架構的LDO在較高的輸出電壓下有着較低的壓降。

來看這個電路,回報回路控制漏-源極電阻RDS,進行調節所需的輸出電壓,當VIN逐漸接近Vout時,誤差放大器會将驅動栅-源極電壓Vgs負向增大,減少RDS,保持穩壓狀态。

但是有一種情況是,在某些特定的點,誤差放大器輸出會在接地端達到一種飽和狀态,無法驅動Vgs進一步負向增大。

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也就是說,由于輸入電壓的升高,Vgs會負向增大,那麼壓降電壓就會随着輸入電壓的增大而降低。

在NMOS架構的LDO中,回報回路依舊控制着Rds,但是随着輸入電壓接近于輸出電壓,誤差放大器會增大 VGS 進而降低 RDS,保持穩壓狀态。

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同樣,在特定的點,VGS 會無法再升高,誤差放大器輸出在電源電壓 VIN 下會達到飽和狀态。

此時,RDS為最小值,它與輸出電流 IOUT 相乘,就是壓降電壓了。

不過,誤差放大器輸出在 VIN 處會達到飽和狀态,随着 VIN 接近 VOUT(nom),VGS 也會降低,這可以防止超低壓降的出現。

一般NMOS的LDO會采用輔助電壓軌,也就是這個偏置電壓。它可以讓LDO保持高Vgs,在低輸出電壓下達到超低壓降,有時沒能提供輔助電壓軌,但也可以在較低輸出電壓下達到低壓降,這時可以用内部電荷泵來代替。

這裡有個問題,如果出現反向電流的話怎麼辦?

原本電流方向是從輸入電壓流向輸出電壓,但是卻從輸出電壓流向輸入電壓了,這種電流經常會穿過LDO的體二極管,不會流過正常的導電通道,它可能會導緻器件溫度升高,出現電遷移或闩鎖效應,引發器件損壞問題。

可以采取以下3種方法來防止。

  1. 使用肖特基二極管
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  1. 在 LDO 之前使用二極管
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3.額外增加一個 FET

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有其他見解的夥伴可以在評論區留言,具體的我們以後再來探讨!

好了,以上是本期的全部内容。感謝您的閱讀!

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(以上部分圖檔與資料來源于網絡)