一個包含三個極點和一個零點的波特圖將用來分析增益和相位裕度。假設直流增益為80dB,第一個極點發生在100Hz處。在此頻率時,增益曲線的斜度變為-20dB/十倍頻程。1kHz處的零點使斜度變為0dB/十倍頻程,到10kHz處增益曲線又變成-20dB/十倍頻程。在100kHz處的第三個也是最后一個極點將增益斜度最終變為-40dB/十倍頻程。
?
??? 也可以看到單位增益點(0dB)交點頻率是1MHz。0dB頻率通常稱為回路帶寬(loop bandwidth)。相位偏移圖表示了零、極點的不同分布對反饋信號的影響。根據分布的零極點計算相移的總和。在任意頻率(f)上的極點相移,可以通過下式計算獲得:
??? 極點相移= -arctan(f/fp)
在任意頻率(f)上的零點相移,可以通過下式計算獲得:
??? 零點相移= -arctan(f/fz)
此回路穩定么?為了回答這個問題,我們只需要知道0dB時的相移(是1MHz)。根本無需復雜的計算。
?
??? 前兩個極點和第一個零點分布使相位從-180°變到+90°,最終導致網絡相位轉變到-90°。最后一個極點在十倍頻程中出現了0dB點。使用零點相移公式,該極點產生了-84°的相移(在1MHz時)。加上原來的-90°相移,全部的相移是-174°(也就是說相位裕度是6°)。該回路可能引起振蕩。
?
NPN 穩壓器補償
NPN 穩壓器的導通管的連接方式是共集電極的方式。所有共集電極電路的一個重要特性就是低輸出阻抗。也就意味著電源范圍內的極點出現在回路增益曲線的高頻部分。由于NPN穩壓器沒有固有的低頻極點,所以它使用了一種稱為主極點補償(dominant pole compensation)的技術。此時,在IC的內部集成了一個電容,該電容在環路增益的低頻端添加了一個極點。
?
NPN穩壓器的主極點(P1)一般設置在100Hz處。100Hz處的極點將增益減小為-20dB/十倍頻程直到3MHz處的第二個極點(P2)。在P2處,增益曲線的斜率又增加了-20dB/十倍頻程。P2點的頻率主要取決于NPN功率管及相關驅動電路,因此有時稱此點為功率極點(power pole)。因為P2點在回路增益為-10dB處出現,也就表示了0dB頻率處(1MHz)的相位偏移會很小。
?
??? 為了確定穩定性,只需要計算0dB頻率處的相位裕度:
??? 第一個極點(P1)會產生-90°的相位偏移,但是第二個極點(P2)只增加了-18°的相位偏移(1MHz處)。也就是說0dB點處的相位偏移為-108°,相位裕度為72°(非常穩定)。應該提起注意的是,回路很顯然是穩定的。因為需要兩個極點才有可能使回路要達到-180°的相位偏移(不穩定點),而P2又分布在高頻位置,它在0dB處的相位偏移就很小了。
?
LDO穩壓器的補償
??? LDO穩壓器中的PNP導通管的接法為共射方式(common emitter)。它相對共集電極方式有更高的輸出阻抗。由于負載阻抗和輸出容抗的影響在低頻程處會出現低頻極點(low-frequency pole)。此極點(稱為負載極點(load pole)用Pl表示)的頻率由下式獲得:
F(Pl) =1/(2π×Rload×Cout)。從此式可知,不能通過簡單的添加主極點的方式實現補償。
?
為了解釋為什么會這樣,先假設一個5V/50mA的LDO穩壓器有下面的條件:
在最大負載電流時,負載極點(Pl)出現的頻率為:
Pl=1/(2π×Rload×Cout)=1/(2π×100×10-5)=160Hz
假設內部的補償在1kHz處添加了一個極點。由于PNP功率管和驅動電路的存在,在500kHz處會出現一個功率極點(Ppwr)。
假設直流增益為80dB。Rl =100Ω(在最大負載電流時的值),Cout=10uF。
?
???? 可以看出回路是不穩定的:極點PL和P1每個都會產生-90°的相移。在0dB處(此例為40kHz),相移達到了-180°為了減少負相移(阻止振蕩),在回路中必須要添加一個零點。一個零點可以產生+90°的相移,它會抵消兩個低頻極點的部分影響?;旧纤械腖DO穩壓器都需要在回路中添加這個零點。該零點一般是通過輸出電容的一個特性:等效串聯電阻(ESR)獲得的。
?
使用ESR補償LDO
等效串聯電阻(ESR)是每個電容共有的特性??梢詫㈦娙荼硎緸殡娮枧c電容的串聯。輸出電容的ESR在回路增益中產生一個零點,可以用來減少負相移。零點出現的頻率值與ESR和輸出電容值直接相關:Fzero= 1/(2π×Cout×ESR)。使用上一節的例子,我們假設輸出電容值Cout=10uF而且輸出電容的ESR=1Ω。則零點發生在16kHz。
?
? 添加此零點如何使不穩定系統變為穩定系統:
?
???? 回路的帶寬增加了所以0dB的交點頻率從30kHz移到了100kHz。到100kHz處該零點總共增加了+81°相移。也就是減少了PL和P1造成的負相移。因為極點Ppwr處在500kHz,在100kHz處它僅增加了-11°的相移。累積所有的零、極點,0dB處的總相移現在為-110°。也就是有+70°的相位裕度,系統非常穩定。這也就解釋了具有正確ESR值的輸出電容是可以產生零點來穩定LDO系統的。
線性穩壓器件補償和波特圖解析
- 穩壓器(91752)
- 波特圖(11174)
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2021-11-09 14:06:0032
輕松并聯線性穩壓器
線性穩壓器為 DC-DC 穩壓提供了一種簡單、低噪聲的解決方案。但是,在更高的 V在-V外差分 線性穩壓器的低效率和高功率耗散限制了實際可以提供的輸出電流量。并聯連接多個線性穩壓器可將負載(和熱量)分散到多個IC上,從而增加解決方案可以提供的輸出電流的有用范圍。然而,并聯線性穩壓器并不總是那么簡單。
2023-01-09 13:32:322036
線性穩壓器的基礎-線性穩壓器的分類
系列穩壓器、三引腳穩壓器、降壓器、LDO。這些想必有聽過的名稱全都是指線性穩壓器。除了這些名稱,根據其功能或方式可以分成幾類。首先,大致分類的話可以分為正電壓用和負電壓用。另外,負電壓用種類并不多。
2023-02-20 09:25:08809
線性穩壓器的基礎-效率和熱計算
現在說明線性穩壓器的效率和熱計算。如前述,這是使用線性穩壓器所必須探討的事項。線性穩壓器的效率:效率的定義為轉換輸出功率對所輸入功率的比,通常以%顯示。這在開關穩壓器方面也一樣。
2023-02-20 09:47:15882
LDO線性穩壓器的并聯-什么是LDO線性穩壓器的并聯
LDO線性穩壓器是線性降壓型電壓穩壓器中的低飽和(Low Dropout:LDO)型產品,通常被稱為“LDO”,是目前線性穩壓器的主流產品。
2023-02-23 10:40:581906
線性穩壓器的原理 線性穩壓器的應用類型
線性穩壓器(Linear Regulator)是一種常用的電子元器件,主要用于將輸入電壓穩定為輸出電壓。它通常由三個主要部分組成:一個穩壓器芯片、一個功率晶體管和一個反饋電路。
2023-02-28 11:13:53662
線性穩壓器的特點 線性穩壓器的適用范圍
在穩壓器的工作范圍內,線性穩壓器的輸出電壓與輸入電壓之間的關系可以通過一個線性方程來描述,這個方程可以用斜率和截距來表示。因此,線性穩壓器的線性度可以通過斜率的大小來衡量,斜率越大,線性度越好,輸出電壓的穩定性就越高。
2023-02-28 11:15:35976
線性穩壓器的入門教程
直流電會存在一個現象,那就是接上負載后電壓會下降,并且抖動得厲害。針對這個現象我們可以使用線性穩壓器來解決這個問題。線性穩壓器概念線性穩壓器使用在其線性區域內運行的,從應用的輸入電壓中減去超額的電壓
2022-09-13 10:43:09632
線性穩壓器及LDO JSCJ CJ78M15特性參數與封裝規格圖解
線性穩壓器及LDO JSCJ CJ78M15特性參數與封裝規格圖解 LDO是一種低壓差穩壓器件,全稱為Low Dropout Voltage Regulator。它是一種線性穩壓器,常用于電子系
2023-07-01 18:34:03901
線性穩壓器及LDO ST LM317T特性參數與封裝規格圖解
線性穩壓器及LDO ST LM317T特性參數與封裝規格圖解 LDO怎么選型,LDO即低壓差線性穩壓器(Low Drop Out Linear Regulator),是一種常見的電源穩壓器件
2023-07-03 14:36:311941
線性穩壓器及LDO ROHM BA033CC0FP-E2特性參數與封裝規格圖解
線性穩壓器及LDO ROHM BA033CC0FP-E2特性參數與封裝規格圖解 LDO怎么選型,LDO即低壓差線性穩壓器(Low Drop Out Linear Regulator),是一種常見
2023-07-03 14:44:50615
線性穩壓器的類型/特性/應用技巧
有兩種類型的穩壓器用于向電路提供恒定電壓:線性穩壓器和開關穩壓器。線性電壓調節器具有一個作為線性電子元件運行的通路元件。散熱、低效率、高工作溫度和大型散熱器等因素限制了線性電子器件在電壓調節方案中的應用。在本文中,我們將在討論線性穩壓器特性和應用技巧。
2023-07-06 09:46:29660
ldo線性穩壓器能輸出多大電流 ldo和線性穩壓管區別
LDO(Low Dropout)穩壓器和線性穩壓器的輸出電流能力取決于具體的器件和設計參數。不同的LDO穩壓器和線性穩壓器可能具有不同的輸出電流能力。一般來說,LDO穩壓器的輸出電流能力相對較高,可以提供幾百毫安甚至幾安的電流。線性穩壓器的輸出電流能力較小,通常在幾十毫安到一百多毫安之間。
2023-09-05 16:00:221541
線性穩壓器的特點及應用
線性穩壓器的特點及應用? 線性穩壓器是一種常見的電子元件,用于穩定直流電壓。它通過將不穩定的輸入電壓轉換為穩定的輸出電壓,以供給電路中其他電子元件使用。線性穩壓器有許多特點和應用,下面將逐一進行詳細
2024-01-04 14:30:47230
如何選擇線性穩壓器與開關穩壓器?
線性穩壓器,是我們常說的 LDO,其傳輸器件工作在線性區,說白了就是電阻分壓,只能用于降壓變換,輸出電流幾乎等于輸入電流,當輸入輸出壓差大時,系統轉換效率較低。
2024-01-08 11:11:15150
線性穩壓器的分類介紹
線性穩壓器是一種電源管理集成電路,用于將輸入電壓穩定在恒定的輸出電壓。 線性穩壓器根據輸出電壓的正負性可以分為正電壓用和負電壓用兩大類。負電壓用的線性穩壓器種類相對較少。在這兩大類中,線性穩壓器可以
2024-02-25 15:00:11155
線性穩壓器的優點和缺點有哪些
線性穩壓器的核心特點是使用了一個調節元件(如晶體管),該元件可以線性地變化其阻抗以維持穩定的輸出電壓。線性穩壓器具有以下優點和缺點: 線性穩壓器的主要優勢在于其使用的簡便性。 通常,僅需在輸入和輸出
2024-02-25 16:02:28163
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