单端差动放大器并不是指“单输入单输出”。它的意思是:输入端为差分输入,而输出为单端输出。
低压差线性稳压器(LDO,Low Dropout Regulator)是一种常见的线性稳压器,具有低输入输出电压差的特点,适用于电源管理和稳压电路。LDO可以将输入电压调节为稳定的输出电压,且其输入电压与输出电压之间的压差较小,因此特别适合电池供电等场景。
LDO的基本工作原理
LDO的核心结构包括以下部分:
- 误差放大器:比较输出电压和参考电压,将误差信号放大,用来控制调整管(通常是MOSFET或BJT)的导通程度,以维持稳定的输出电压。
- 参考电压源:提供一个稳定的低压基准电压(如1.2V),作为LDO稳压的参考。
- 调整管:通常是一个P沟道MOSFET或PNP型BJT,其作用是根据误差放大器的输出调节输入电流,使输出电压稳定在目标值。
- 反馈网络:通过电阻分压采样输出电压,并将分压信号反馈到误差放大器,以调节输出电压。
LDO电路结构
典型的LDO电路结构如下:
- 输入滤波电容:放在输入电压端,用于滤除输入电压中的噪声或高频干扰。
- 调整管(MOSFET或BJT):作为LDO的控制元件,调节通过它的电流以保持输出电压稳定。
- 误差放大器:检测输出电压与基准电压的差值,放大误差并控制调整管的导通。
- 参考电压源:为误差放大器提供稳定的基准电压。
- 反馈网络:通常由两个电阻组成的分压网络,用于调节LDO的输出电压。
- 输出滤波电容:用来稳定输出电压,防止震荡并减少高频噪声。
LDO的主要性能指标
- 压差(Dropout Voltage):输入电压与输出电压之间的最小压差。在LDO中,调整管的导通电阻决定了这个压差,MOSFET作为调整管时压差较低,PNP BJT作为调整管时压差较高。
- 负载调整率:当负载电流变化时,LDO保持输出电压稳定的能力。
- 线路调整率:当输入电压变化时,LDO保持输出电压稳定的能力。
- 静态电流(Iq):LDO自身消耗的电流,通常越低越好,尤其是对电池供电的应用。
- 电源抑制比(PSRR):LDO对输入电压纹波的抑制能力,较高的PSRR意味着LDO能够更好地抑制输入电压中的噪声。
无源晶振与有源晶振的区别:
无源晶振的频率受外接负载电容,杂散电容的影响;而有源晶振比较稳定,受外界参数的影响较小。当然,价格肯定是无源晶振更便宜。
有源晶振的连接电路图如下图所示:
这是一个20MHz的晶振,1脚悬空时,有时钟输出,1脚接高电平时也有时钟输出;如果1脚是低电平,则没有时钟输出。4脚为电源引脚,串联电感L1的目的是为了防止晶振的高频噪声串入电源。
MOSFET有三个寄生电容,分别是Cgs、Cgd、Cds。其中Cgs+Cgd称为MOSFET的输入电容Ciss。其中Cgd被称为米勒电容(即下图中的C1),它是导致米勒平台的原因。
当上图中MOSFET的栅极G电压突然从0V上升到5V时,由于寄生电容C1、C2的存在,栅极的电压不能立刻上升到5V,而是在上升的过程中会有一个小的平台,这个平台就叫做米勒平台。在开关电路中,米勒平台的存在会增大MOS管的开关损耗,严重时更会导致开关的误导通。
MOS管的功率损耗主要是由两部分组成的,前面已经介绍了开关损耗,还有一部分损耗是在导通电阻上产生的损耗。因此,提高开关速度和选用导通电阻小的MOS管可以降低MOS管功率损耗,减小发热。但过快的开关速度,会使得dv/dt很大,开关瞬间会产生很大的冲击电流,对驱动芯片的输出能力和MOS管抗脉冲电流能力是一种考验,因此实际应用中要综合考量各种影响因素,选择合适的开关速度。
参考自:公众号硬件精选笔记,仅作为笔记使用