你真的理解LDO的輸出電容嗎!?

工程師看海 2022-06-23 11:26:21 阅读数:897

真的理解ldo

LDO的輸出要加一個電容,大部分人解釋是為瞬間負載電流提供能量,减小輸出紋波。

這個電容是以怎樣的原理减小紋波?

是否可以删除這個電容?

真的理解LDO的輸出電容嗎?

讓我們一探究竟!

下圖是一個PMOS LDO的基本原理框圖,PMOS LDO工作原理,我在知乎中有詳細介紹。

https://zhuanlan.zhihu.com/p/182670134?utm_source=wechat_session&utm_medium=social&utm_oi=795584276082098176

下圖是仿真圖,反饋回路在圖中用紅色箭頭標出,輸出通路用綠色箭頭標出,A點為輸出Vout。

在輸出部分,由於PCB走線會存在一定的寄生電阻R5和電感L1;LDO輸入暫時選擇5V直流+10mv方波的波形。

在輸出電容C1未連接時,LDO輸出波形是怎麼樣的呢?

下面紅色為輸出電壓交流部分的波形,綠色是輸出電流。可以看到有明顯的震蕩。

第二個圖是系統的響應情况,大約在2.1Mhz時,系統增益會明顯增加,這裏的解釋是:電路中的2.1Mhz相關的頻率分量,會被LDO放大,進而使得輸出异常。

電源中有很多非線性的成分,可以引起很多豐富的諧波,某些諧波就會被放大,所以輸出紋波就很大。

當我們加入輸出電容C1時,電路如下,雖然只增加了一個10uf的電容,但是對電路的響應有明顯的改善。

我們可以看到紅色輸出紋波减小了很多,綠色電流也正常了,從第二張的系統響應圖也可以看到,2.1Mhz部分的异常也消失了,那麼我們是否可以删除輸出電容呢?

對於成本極致考慮的產品,甚至會考慮這一個電容的增减,首先結論是:這個電容可以删除。具體討論如下:

  1. LDO內部集成了這個電容,輸出可以不加,那麼這個LDO的體積就會增加。
  2. LDO內部沒集成Cout電容,而是利用遠端負載引脚處的電容來使得系統收斂。此時對於PCB走線有嚴格的要求,需要滿足LDO SPEC中輸出電阻和電感的要求。
  1. LDO內部沒集成電容,又和負載靠的很近,那麼LDO的輸出端和負載的輸入端就可以共用電容,而不用考慮嚴苛的PCB走線問題了。

總結:

1.LDO廠家一般推薦輸出電容靠近LDO管脚放置,就是為了系統的性能考慮。

2.在特殊情况下,這個電容是可以删除的。

3.對於輸出電容的容值,廠家會根據自身LDO進行優化,有的在不同PSRR要求或不同負載電流要求下的推薦容值也有差异,設計時一定要注意。

版权声明:本文为[工程師看海]所创,转载请带上原文链接,感谢。 https://gsmany.com/2022/174/202206231114561754.html