瞬態(tài)事件如何影響LDO的動態(tài)性能？

有兩種瞬態(tài)響應(yīng)。首先，負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)是當(dāng)?shù)蛪航捣€(wěn)壓器(LDO)提供的負(fù)載電流發(fā)生變化時，在LDO輸出端出現(xiàn)過沖或下沖。第二，線路瞬態(tài)響應(yīng)是當(dāng)連接的電壓在LDO輸入端發(fā)生變化時，在LDO輸出端發(fā)生過沖或下沖，具有不同的波形。

圖1.LDO輸出端發(fā)生下沖時的內(nèi)部構(gòu)造

讓我們看看當(dāng)LDO的輸出出現(xiàn)下沖現(xiàn)象時，其內(nèi)部會發(fā)生什么。圖1顯示了LDO的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，輸出電壓為1V時，瞬態(tài)響應(yīng)下沖電壓為0.02V，導(dǎo)致輸出電壓下降到0.98V。當(dāng)參考電壓穩(wěn)定到1V時，那么誤差放大器的輸入端之間有0.02V的電壓差。放大器將該電壓放大，所以誤差放大器的輸出電壓VAMP下降，這意味著PMOS傳遞元件的VGS增加，PMOS傳遞元件開始導(dǎo)通更多的通道，給輸出電容充電。所以，LDO的輸出電壓開始回升到1V。

圖2.LDO輸出端發(fā)生過沖時的內(nèi)部構(gòu)造

LDO輸出端過沖的情況（圖2）與下沖的情況相反。過沖電壓為0.02V，那么輸出電壓是1.02V，誤差放大器的輸入端之間有一個-0.02V的電壓差。誤差放大器再次放大這個電壓，誤差放大器的輸出電壓VAMP增加，而PMOS傳遞元件的電壓VGS減少，這意味著PMOS傳遞元件開始關(guān)閉其通道。但正因為如此，一個傳遞元件可以給輸出電容充電，以防輸出電容放電時，過沖輸出電壓恢復(fù)到1V。

圖3.在下沖和過沖期間LDO內(nèi)部的活動

您可以在圖3中看到下沖和過沖期間LDO內(nèi)部的負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)和該狀態(tài)下的動作：下沖期間更多的傳遞元件被打開，而過沖期間關(guān)閉。這種反饋動作對于負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)和線性瞬態(tài)響應(yīng)是相同的，它取決于導(dǎo)致下沖或過沖的原因。過沖的幅度和穩(wěn)定時間取決于內(nèi)部反饋對瞬態(tài)事件的反應(yīng)速度--輸入電壓或負(fù)載電流的任何變化。

圖4.NCP110的負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)

圖4展示了NCP110的實測負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)：在負(fù)載變化到較高的電流水平時，輸出電壓下降。一段時間后，內(nèi)部反饋對過沖作出反應(yīng)，導(dǎo)通PMOS傳遞元件。當(dāng)負(fù)載變化到一個非常低的電流水平時，例如1毫安，內(nèi)部反饋反應(yīng)是關(guān)閉PMOS傳遞元件：導(dǎo)致過沖，輸出電容放電。

圖5.NCP110線性瞬態(tài)響應(yīng)

圖5展示了線性瞬態(tài)響應(yīng)。但下沖和過沖具有相同的波形，這是由于實際上負(fù)載電流沒有變化造成的。因此，輸出電容沒有擴(kuò)展放電。就像負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)一樣，PMOS傳遞元件也會相應(yīng)地以導(dǎo)通和關(guān)閉做出響應(yīng)。

您可以將類似的原則應(yīng)用于含NMOS傳遞元件的LDO。含PMOS傳遞元件的LDO有一個針對輸入電壓VIN的柵源電壓VGS，而含NMOS傳遞元件的LDO有一個針對輸出電壓VOUT的柵源電壓VGS。因此，當(dāng)需要導(dǎo)通更多的NMOS傳遞元件時，誤差放大器的輸出電壓VAMP增加。當(dāng)需要關(guān)閉NMOS傳遞元件時，誤差放大器的輸出電壓VAMP下降；這與含PMOS傳遞元件的LDO恰好相反。

來源：onsemi