瞬态事件对LDO动态性能的影响

有两种瞬态响应。首先，负载瞬态响应是当低压降稳压器(LDO)提供的负载电流发生变化时，在LDO输出端出现过冲或下冲。第二，线路瞬态响应是当连接的电压在LDO输入端发生变化时，在LDO输出端发生过冲或下冲，具有不同的波形。

图1.LDO输出端发生下冲时的内部构造 让我们看看当LDO的输出出现下冲现象时，其内部会发生什么。图1显示了LDO的内部结构，输出电压为1V时，瞬态响应下冲电压为0.02V，导致输出电压下降到0.98V。当参考电压稳定到1V时，那么误差放大器的输入端之间有0.02V的电压差。放大器将该电压放大，所以误差放大器的输出电压VAMP下降，这意味着PMOS传递元件的VGS增加，PMOS传递元件开始导通更多的通道，给输出电容充电。所以，LDO的输出电压开始回升到1V。

图2.LDO输出端发生过冲时的内部构造 LDO输出端过冲的情况（图2）与下冲的情况相反。过冲电压为0.02V，那么输出电压是1.02V，误差放大器的输入端之间有一个-0.02V的电压差。误差放大器再次放大这个电压，误差放大器的输出电压VAMP增加，而PMOS传递元件的电压VGS减少，这意味着PMOS传递元件开始关闭其通道。但正因为如此，一个传递元件可以给输出电容充电，以防输出电容放电时，过冲输出电压恢复到1V。

图3.在下冲和过冲期间LDO内部的活动 您可以在图3中看到下冲和过冲期间LDO内部的负载瞬态响应和该状态下的动作：下冲期间更多的传递元件被打开，而过冲期间关闭。这种反馈动作对于负载瞬态响应和线性瞬态响应是相同的，它取决于导致下冲或过冲的原因。过冲的幅度和稳定时间取决于内部反馈对瞬态事件的反应速度--输入电压或负载电流的任何变化。

图4.NCP110的负载瞬态响应 图4展示了NCP110的实测负载瞬态响应：在负载变化到较高的电流水平时，输出电压下降。一段时间后，内部反馈对过冲作出反应，导通PMOS传递元件。当负载变化到一个非常低的电流水平时，例如1毫安，内部反馈反应是关闭PMOS传递元件：导致过冲，输出电容放电。

图5.NCP110线性瞬态响应 图5展示了线性瞬态响应。但下冲和过冲具有相同的波形，这是由于实际上负载电流没有变化造成的。因此，输出电容没有扩展放电。就像负载瞬态响应一样，PMOS传递元件也会相应地以导通和关闭做出响应。 可以将类似的原则应用于含NMOS传递元件的LDO。含PMOS传递元件的LDO有一个针对输入电压VIN的栅源电压VGS，而含NMOS传递元件的LDO有一个针对输出电压VOUT的栅源电压VGS。因此，当需要导通更多的NMOS传递元件时，误差放大器的输出电压VAMP增加。当需要关闭NMOS传递元件时，误差放大器的输出电压VAMP下降；这与含PMOS传递元件的LDO恰好相反。

审核编辑：黄飞