PMOS 型的 LDO

2023-11-10

在前面讲 NMOS LDO 的时候,我们注意到 NMOS 由于它的源极和门级之间的导通门限,使
简单构成的 NMOS LDO 它输入和输出之间的压差不可能很小,必须大于这个导通门限,如果
我们引入一个单个的偏置电压对某些应用又是一个负担。因此我们可以引用另外一种方式,
也就是 PMOS 构成的 LDO 老克服这些麻烦。
由于 PMOS 它的输入端是接在它的源极上(如下图),而门级是需要低于源极才能是它导
通,所以这个就是 PMOS 的 LDO 在驱动上天生的要比 NMOS 的 LDO 简单。

4.1 PMOS LDO 稳压器中的功率损失的简单模型
 

由上图可以看到它的损耗和 NMOS 的 LDO 是非常类似的,由于在主功率部分采用的是 P
型 MOS 管,也是用电压来控制的,因此随着负载电流的变化误差放大器的静态电流几乎也是
不变的。
4.2 驱动 PMOS LDO 传输元件
在下图我们可是看到有左上角有两条公式,它们表示在 PMOS 的 LDO 里面,是什么限制
了最低输入与输出的压差,由于在 PMOS 里面我们必须要门级电压低于源极电压才能让 PMOS
导通,而且这个压差必须要大于 PMOS 的导通门限才能让 PMOS 完成导通,因此输出电压必须
要高于这个导通门限才能保证在整个的工作范围里面,误差放大器才能够把 POMS 的门级拉
到合适的电压范围,使工作在合适的状态下。因此在 PMOS 里面限制输出电压时 PMOS 本身源
极和漏极之间的导通门限。


 4.3 栅极驱动电压与低负载电流的关系

右边还是两个例子来说明它的输出电压和驱动门限之间的关系,从这两个列子中的数值
中我们也可以看到驱动门限是不会随负载电流电流的变化而改变的。
4.4 总结
PMOS LDO 具有下列特性:
 要求输入高于输出电压( 基于负载电流和传输元件的导通电阻):
VIN>RDS(ON)×IOUT
 要求输出电压高于传输元件的 VGS 需求;
 要求谨慎地选择输出电容数值和 ESR 额定值;
 为了实现相似的 RDS( on) 性能, PMOS 晶体管所需的晶片面积将大于 NMOS 晶体管;
 较大的晶片面积将影响定价,并有可能对性能产生影响。
 

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