稳压器的负载点
发布时间:2013/7/28 17:15:52 访问次数:1010
从调整率性能来看,最好是对负载患(PoL)的负载电压而不是对稳压器功率器件的输出电压进行感应和稳压,这是在负载处使用星形连接的独立感应引脚能够得到最好性能的原因。我们的目的是使稳压点电压在功率通路上与寄生压差无关,从而使得环路对于负载的稳压相对于参考电压来说更加精确。MBRS260T3由于感应点既不吸收也不提供电流,在这个通路上就不会有任何压差。星形连接中的电流路径和感应信号路径连接于同一点,这种连接方式也被称为Kelvin连接。许多应用出于经济上的考虑仅仅使用一个引脚,感应信号使用一个单独的焊盘,和输出共用一个引脚,如图1.10所示。如果焊盘不允许使用多根导线,我们可以通过一个专用的感应路径直接把感应点连接到输出点的焊盘。总之,我们的目标是使得感应点和稳压点在应用和技术允许的条件下尽量接近负载。
由于负载的不可预测性,真实的“负载”很难被建模,除了在非常具体的应用下,设计师通常不知道稳压器的负载究竟是什么样的。对于稳压器而言,直流电流CLOAD、等效负载电阻rLOAD、等效负载电容CLOAD为最重要的参数,因为它们决定了稳压器的偏置点和小信号负载阻抗,而小信号负载阻抗会影响系统的稳定性。负载电流。在稳压器兑许范围内变化,并且在瞬态时产生的最坏情况下的负载突变相当于在最短时间内产生最大的负载变化(即在lOOns内发生1~25mA的变化)。
不知道负载的特性就不可能准确预测负载电阻CLOAD的值,但是它对稳定性和电路的要求却有很大的影响。如果稳压器的负载为一个低功耗运算放大器,此运算放大器到地的最低阻抗可能为一个二极管形式连接的晶体管(小信号电阻为1/g。)和一个有源负载的串联,此时的等效负载电阻可能为几十至几百千欧。另外,高功率放大器会为低阻抗输出点提供大量电流,通常使得电源晶体管工作在线性区,同时和低阻抗负载相串联。处于转换中的放大器使得电源到地的阻抗要小于1000Q。在数字电路中,如反相器和其他CMOS逻辑门,下拉和上拉晶体管在转换时同时导通。虽然转换时间很短,但是从电源到地的等效电阻为这两个导通电阻的串联均值,这两个值都非常小。由此可见,负载电阻ric,AD可取的范围非常大。
出于稳定性考虑,设计师必须考虑所有的极端情况:①负载为纯阻性;②负载仅仅是个电流沉(AD非常大)。例如,对于一个1~50mA、2.5V的LDO而言,最差(极端)ILOAD,和ILOAD的组合分别为:①2.SkQ(2.SV/lmA)和OmA;②50Q(2.5V/50mA)和OmA;③无穷大电阻和ImA;④无穷大电阻和50mA。简单地认为负载为纯阻性是不切实际的。对于内部补偿的LDO而言,它的输出极点为系统的寄生极点,纯阻性负载使得输出极点位于较高的频率。把这令LDO置于更高阻抗的负载下会使得输出极点变低,从而影响系统的稳定性。类似地,假定负载为纯有源的,也就是说仅仅为一个电流沉,对于外部补偿的LDO而言,这个假设过于乐观了,此时低频主极点位于输出,高阻抗的负载使得此极点向低频移动。更低的负载阻抗则输出极点推向更高的频率,更加接近系统寄生极点,此时稳定性可能受到影响。
与旁路电容CB和输出电容COUT相比,等效负载电容常常可以被忽略。对于商用的现货( commercial-offthe-shelf,COT) LDO和中等功率LDO尤其如此,因为它们的输出电容必须非常大。然而,SoC应用却并不能这样奢侈,因为片内电容,要比片外电容的值小得多。有些SoC设计完全依靠来维持稳定性和瞬态响应,完全不需要依靠COUT,其实此时的C。AD就等效于Cc,UT。如同AD -样,在SoC环境下的对于维持系统稳定性起关键性作用,这也是设计师必须考虑所有可能值的原因。但是,如果COUT和CB的值要大很多的话,就不是那么重要了。
从调整率性能来看,最好是对负载患(PoL)的负载电压而不是对稳压器功率器件的输出电压进行感应和稳压,这是在负载处使用星形连接的独立感应引脚能够得到最好性能的原因。我们的目的是使稳压点电压在功率通路上与寄生压差无关,从而使得环路对于负载的稳压相对于参考电压来说更加精确。MBRS260T3由于感应点既不吸收也不提供电流,在这个通路上就不会有任何压差。星形连接中的电流路径和感应信号路径连接于同一点,这种连接方式也被称为Kelvin连接。许多应用出于经济上的考虑仅仅使用一个引脚,感应信号使用一个单独的焊盘,和输出共用一个引脚,如图1.10所示。如果焊盘不允许使用多根导线,我们可以通过一个专用的感应路径直接把感应点连接到输出点的焊盘。总之,我们的目标是使得感应点和稳压点在应用和技术允许的条件下尽量接近负载。
由于负载的不可预测性,真实的“负载”很难被建模,除了在非常具体的应用下,设计师通常不知道稳压器的负载究竟是什么样的。对于稳压器而言,直流电流CLOAD、等效负载电阻rLOAD、等效负载电容CLOAD为最重要的参数,因为它们决定了稳压器的偏置点和小信号负载阻抗,而小信号负载阻抗会影响系统的稳定性。负载电流。在稳压器兑许范围内变化,并且在瞬态时产生的最坏情况下的负载突变相当于在最短时间内产生最大的负载变化(即在lOOns内发生1~25mA的变化)。
不知道负载的特性就不可能准确预测负载电阻CLOAD的值,但是它对稳定性和电路的要求却有很大的影响。如果稳压器的负载为一个低功耗运算放大器,此运算放大器到地的最低阻抗可能为一个二极管形式连接的晶体管(小信号电阻为1/g。)和一个有源负载的串联,此时的等效负载电阻可能为几十至几百千欧。另外,高功率放大器会为低阻抗输出点提供大量电流,通常使得电源晶体管工作在线性区,同时和低阻抗负载相串联。处于转换中的放大器使得电源到地的阻抗要小于1000Q。在数字电路中,如反相器和其他CMOS逻辑门,下拉和上拉晶体管在转换时同时导通。虽然转换时间很短,但是从电源到地的等效电阻为这两个导通电阻的串联均值,这两个值都非常小。由此可见,负载电阻ric,AD可取的范围非常大。
出于稳定性考虑,设计师必须考虑所有的极端情况:①负载为纯阻性;②负载仅仅是个电流沉(AD非常大)。例如,对于一个1~50mA、2.5V的LDO而言,最差(极端)ILOAD,和ILOAD的组合分别为:①2.SkQ(2.SV/lmA)和OmA;②50Q(2.5V/50mA)和OmA;③无穷大电阻和ImA;④无穷大电阻和50mA。简单地认为负载为纯阻性是不切实际的。对于内部补偿的LDO而言,它的输出极点为系统的寄生极点,纯阻性负载使得输出极点位于较高的频率。把这令LDO置于更高阻抗的负载下会使得输出极点变低,从而影响系统的稳定性。类似地,假定负载为纯有源的,也就是说仅仅为一个电流沉,对于外部补偿的LDO而言,这个假设过于乐观了,此时低频主极点位于输出,高阻抗的负载使得此极点向低频移动。更低的负载阻抗则输出极点推向更高的频率,更加接近系统寄生极点,此时稳定性可能受到影响。
与旁路电容CB和输出电容COUT相比,等效负载电容常常可以被忽略。对于商用的现货( commercial-offthe-shelf,COT) LDO和中等功率LDO尤其如此,因为它们的输出电容必须非常大。然而,SoC应用却并不能这样奢侈,因为片内电容,要比片外电容的值小得多。有些SoC设计完全依靠来维持稳定性和瞬态响应,完全不需要依靠COUT,其实此时的C。AD就等效于Cc,UT。如同AD -样,在SoC环境下的对于维持系统稳定性起关键性作用,这也是设计师必须考虑所有可能值的原因。但是,如果COUT和CB的值要大很多的话,就不是那么重要了。
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