分析如何提高低靜態(tài)電流LDO的負載瞬變響應性能

低壓差穩壓器在便攜電子系統中應用十分廣泛，比如手機、筆記本電腦和PDA等。而移動(dòng)設備的低功耗和高可靠性要求使得LDO設計任務(wù)十分艱巨。

　　當LDO輸出供電的數字電路從一種運行模式切換到另一種運行模式時(shí)， LDO的負載需求會(huì )快速變化。負載的這種快速變化將使LDO的輸出電壓產(chǎn)生短暫的尖峰脈沖。大部分的數字電路都會(huì )對很大的電壓變化產(chǎn)生不良反應。因此，改善LDO的負載瞬變性能十分重要。

　　傳統的LDO結構包括一個(gè)誤差放大器和一個(gè)傳遞器件，如圖1所示。從這種結構可以很容易看出負載變化對LDO運行的影響。

　　圖1：傳統LDO的結構簡(jiǎn)圖。

　　LDO的負載電流變化會(huì )改變LDO的輸出電壓電平，直到誤差放大器感知負載電流的變化而驅動(dòng)通路晶體管來(lái)補償這種變化。然而，在輸出電流變化與誤差放大器作出反應之間往往有一定的延遲，在這個(gè)延遲時(shí)間內，LDO輸出會(huì )出現電壓尖峰。通過(guò)減少延遲時(shí)間可將輸出電壓的誤差減至最小。引起延遲的因素有許多，其中一個(gè)主要原因是需要對傳遞器件的寄生電容進(jìn)行充電。便攜式設備中常用LDO的最大輸出電流一般都不會(huì )超過(guò)幾百毫安。這樣就需要增加傳遞器件的面積，從而導致傳遞器件的寄生電容Cp1和Cp2也增加，甚至超過(guò)100pF。

　　因此，LDO的微小靜態(tài)電流就成為了關(guān)鍵參數之一，但它會(huì )明顯限制寄生電容的充電時(shí)間。

　　縮短寄生電容充電時(shí)間的最常用辦法是將AB類(lèi)放大器用作誤差放大器。一般情況下，AB類(lèi)放大器的電路都設有比較復雜的兩個(gè)增益級，而LDO穩壓器的功率晶體管則成為了第三個(gè)增益級。為了提高這個(gè)三級放大器的穩定性，通?？梢圆捎貌煌难a償方法，但這些方法都會(huì )減少帶寬，并增加誤差放大器的響應時(shí)間。

　　負載瞬變響應性能得到改善的LDO結構

　　LDO電路有許多不同的解決方案。本文所描述的電路基本想法是通過(guò)誤差放大器來(lái)改良負載瞬變響應性能和降低靜態(tài)電流。

　　圖2：帶有AB類(lèi)誤差放大器的LDO。

　　如前文中所述，傳遞器件具有較大的寄生電容，它會(huì )使一個(gè)具有微小靜態(tài)電流的誤差放大器在輸出級產(chǎn)生一個(gè)低頻極點(diǎn)。圖2所示的結構需要進(jìn)行一個(gè)非常復雜的修正，目的是通過(guò)減小誤差放大器的帶寬來(lái)獲得更高的穩定性。為了避免采用過(guò)于復雜的結構，應采用緩沖器將誤差放大器輸出級的高輸出阻抗與傳遞器件的高負載電容隔離開(kāi)來(lái)，見(jiàn)圖3。

　　圖3：配有射極跟隨器(用作緩沖器)的LDO 結構示意圖。