分析如何提高低靜態(tài)電流LDO的負(fù)載瞬變響應(yīng)性能

低壓差穩(wěn)壓器在便攜電子系統(tǒng)中應(yīng)用十分廣泛，比如手機(jī)、筆記本電腦和PDA等。而移動(dòng)設(shè)備的低功耗和高可靠性要求使得LDO設(shè)計(jì)任務(wù)十分艱巨。

　　當(dāng)LDO輸出供電的數(shù)字電路從一種運(yùn)行模式切換到另一種運(yùn)行模式時(shí)， LDO的負(fù)載需求會(huì)快速變化。負(fù)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(shù)字電路都會(huì)對(duì)很大的電壓變化產(chǎn)生不良反應(yīng)。因此，改善LDO的負(fù)載瞬變性能十分重要。

　　傳統(tǒng)的LDO結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)可以很容易看出負(fù)載變化對(duì)LDO運(yùn)行的影響。

　　圖1：傳統(tǒng)LDO的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。

　　LDO的負(fù)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(fù)載電流的變化而驅(qū)動(dòng)通路晶體管來(lái)補(bǔ)償這種變化。然而，在輸出電流變化與誤差放大器作出反應(yīng)之間往往有一定的延遲，在這個(gè)延遲時(shí)間內(nèi)，LDO輸出會(huì)出現(xiàn)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(duì)傳遞器件的寄生電容進(jìn)行充電。便攜式設(shè)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(dǎo)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(shù)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類放大器用作誤差放大器。一般情況下，AB類放大器的電路都設(shè)有比較復(fù)雜的兩個(gè)增益級(jí)，而LDO穩(wěn)壓器的功率晶體管則成為了第三個(gè)增益級(jí)。為了提高這個(gè)三級(jí)放大器的穩(wěn)定性，通?？梢圆捎貌煌难a(bǔ)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(yīng)時(shí)間。

　　負(fù)載瞬變響應(yīng)性能得到改善的LDO結(jié)構(gòu)

　　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(fù)載瞬變響應(yīng)性能和降低靜態(tài)電流。

　　圖2：帶有AB類誤差放大器的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(jí)產(chǎn)生一個(gè)低頻極點(diǎn)。圖2所示的結(jié)構(gòu)需要進(jìn)行一個(gè)非常復(fù)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(wěn)定性。為了避免采用過(guò)于復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，應(yīng)采用緩沖器將誤差放大器輸出級(jí)的高輸出阻抗與傳遞器件的高負(fù)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(jié)構(gòu)示意圖。