適合高效能模擬應(yīng)用的線性穩(wěn)壓器

　　線性電壓穩(wěn)壓器的分類

　　線性電壓穩(wěn)壓器是按照導(dǎo)通組件技術(shù)進(jìn)行分類，包括：NPN-Darlington、NPN、PNP、PMOS 及 NMOS 穩(wěn)壓器。表 1 顯示不同的類型以及一般最小電壓差與靜態(tài)電流特性。

　　PNP雙極體晶體管一般被運(yùn)用于低壓降的應(yīng)用，主要是因?yàn)檫@類晶體管很容易就能夠達(dá)到低壓降，然而，它會(huì)產(chǎn)生高靜態(tài)電流，而且效率不高，因此不適用于以發(fā)揮最高效率為首要考慮的應(yīng)用。PMOS裝置經(jīng)過大力的開發(fā)，目前的效能已超越大多數(shù)的雙極體裝置。NMOS導(dǎo)通組件的最大優(yōu)勢是它的電阻不高，不過，柵極驅(qū)動(dòng)的困難卻使得這類導(dǎo)通組件在應(yīng)用中顯得并不理想。NMOS LDO(如TPS74901)能夠在 3A 輸出電流的情況下達(dá)到120mV最小電壓差。

　　與PMOS拓樸裝置不同的是，輸出電容器對(duì)于回路穩(wěn)定性的影響不大。不論是搭配多顆電容器或甚至不搭配電容器，德州儀器推出的多款NMOS LDO都能穩(wěn)定的運(yùn)作。NMOS的瞬時(shí)響應(yīng)也優(yōu)于PMOS拓樸，對(duì)于低輸入電壓的應(yīng)用更是如此。

　　高效能線性電壓穩(wěn)壓器的特殊功能

　　最簡易的電壓穩(wěn)壓器只需要Vin、Vout及GND等三個(gè)終端，在線性穩(wěn)壓器的演進(jìn)中，下一步則需要加入 ENABLE引腳，以便穩(wěn)壓器能夠開關(guān)。

　　數(shù)字應(yīng)用的穩(wěn)定性需求使得穩(wěn)壓器必須整合電源電壓監(jiān)控(SVS) 的功能，這些功能能夠?qū)?RESET 或 POWER GOOD 輸出提供給處理器。內(nèi)部比較器會(huì)監(jiān)視穩(wěn)壓器輸出電壓，并且使數(shù)字系統(tǒng)在出現(xiàn)欠壓狀況時(shí)啟動(dòng)復(fù)位。輸出達(dá)到穩(wěn)壓狀態(tài)時(shí)，會(huì)在經(jīng)過一段時(shí)間后 (通常是 20 到 200ms) 停止復(fù)位。當(dāng)輸出電壓低于要求輸出電壓的遲滯窗時(shí)，便會(huì)再度進(jìn)行復(fù)位。

　　POWER GOOD指出 Vout的狀態(tài)，而且通常用于啟用其它電源以進(jìn)行定序。當(dāng)Vout超出POWER GOOD跳變閾值(通常是設(shè)定點(diǎn)電壓的 97%) 時(shí)，POWER GOOD引腳會(huì)進(jìn)入高阻抗?fàn)顟B(tài)，否則 POWER GOOD 會(huì)降低。

　　PLL 和 RF 電路的電源需要是低噪聲的電源，才能發(fā)揮最高效能。過濾 LDO 的參考電壓能夠有效獲得低噪聲電源，支持此功能的 LDO 具有旁通引腳，能夠在誤差放大器的參考輸出及輸入之間連接一個(gè)濾波電容器。TPS79101 是這類 LDO 中很好的例子，它在 100Hz 至 100kHz 頻率范圍內(nèi)只會(huì)產(chǎn)生 15mVRMS 的噪聲。

　　FPGA 及處理器這類復(fù)雜的數(shù)字器件有時(shí)會(huì)在啟動(dòng)時(shí)出現(xiàn)高起動(dòng)電流，當(dāng)供電電壓以緩慢上升的方式啟動(dòng)時(shí)，起動(dòng)電流會(huì)降低。要做到這點(diǎn)，TPS74401這類的 LDO 必須具有整合的軟啟動(dòng)功能，才能讓使用者設(shè)定啟動(dòng)時(shí)電壓上升的速度。

　　復(fù)雜數(shù)字系統(tǒng)需要的另一項(xiàng)功能是電壓追蹤，許多處理器在CORE和I/O電源引腳之間的靜電放電架構(gòu)往往有很大的壓力，這項(xiàng)功能有助于降低這個(gè)壓力。追蹤功能使 LDO 輸出電壓能夠追蹤外部的電源(見圖2)。