線性穩(wěn)壓器的工作原理
線性穩(wěn)壓器基本上由輸入、輸出、GND引腳所構(gòu)成，可變輸出則在此增加反饋輸出電壓的反饋（feed back）引腳（參考下圖）。線性穩(wěn)壓器內(nèi)部電路基本上由誤差放大器（誤差檢測(cè)用運(yùn)算放大器）、基準(zhǔn)電壓源、輸出晶體管所構(gòu)成。輸出晶體管雖用Pch MOSFET，但也可使用Nch的MOSFET、雙極的PNP、NPN晶體管。
1.負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)
負(fù)載快速變化期間，多數(shù)穩(wěn)壓器都具備一定的能力使輸出保持在穩(wěn)壓范圍內(nèi)。負(fù)載變化時(shí)，輸出FET柵極驅(qū)動(dòng)需要隨之變化。而柵極驅(qū)動(dòng)達(dá)到新水平所需的時(shí)間決定了輸出電壓的瞬態(tài)下沖或過(guò)沖。
滿載時(shí)的快速瞬變會(huì)造成最差情況下的瞬態(tài)下沖。選擇穩(wěn)壓器之前，須務(wù)必檢查瞬態(tài)響應(yīng)。與從1%滿載作為初始條件相比，從10%滿載開(kāi)始通常會(huì)給出更好的結(jié)果；因?yàn)?0%負(fù)載預(yù)偏置與1%負(fù)載預(yù)偏置相比，輸出FET柵極電壓更接近其最終值。負(fù)載從空載變?yōu)闈M載，要想獲得較好的負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)比較困難。保證穩(wěn)壓器輸出負(fù)載最小在一定程度上可以規(guī)避大的負(fù)載瞬變，但這不是有效的解決方案。當(dāng)穩(wěn)壓器從滿載躍變到輕載時(shí)，往往會(huì)發(fā)生輸出過(guò)沖。而穩(wěn)壓器從過(guò)沖狀態(tài)恢復(fù)的過(guò)程中，器件處于比較敏感狀態(tài) ——此時(shí)的輸出FET完全沒(méi)有偏置。
這種狀態(tài)下，如果出現(xiàn)另一次負(fù)載階躍，輸出則出現(xiàn)下沖，比第一次更為嚴(yán)重。 如果存在任何快速開(kāi)啟、關(guān)斷負(fù)載的情況，最好在類似條件下檢查每個(gè)穩(wěn)壓器的負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)。如圖所示為雙脈沖負(fù)載瞬變期間的性能。
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2.噪聲與電源抑制比(PSRR)
顯而易見(jiàn)，大多數(shù)設(shè)計(jì)用于低噪聲輸出的穩(wěn)壓器也具有優(yōu)異的PSRR。無(wú)論何種原因，負(fù)載對(duì)電源紋波都非常敏感。使用開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器時(shí)，PSRR比輸出噪聲問(wèn)題更嚴(yán)重。比如，一個(gè)線性穩(wěn)壓器的前端使用了降壓型調(diào)節(jié)器產(chǎn)生的電壓作為輸入，而其輸出端的負(fù)載又對(duì)噪聲非常敏感。如果降壓型調(diào)節(jié)器的紋波為50mVP-P @ 100kHz，線性穩(wěn)壓器在100kHz下的PSRR為60dB，則輸出紋波為50uVP-P，等效輸出噪聲大約15uVRMS。而同一線性穩(wěn)壓器在10Hz至100kHz帶寬范圍內(nèi)的總輸出噪聲可能小于5uVRMS，由于PSRR和輸入電壓紋波，使得輸出紋波產(chǎn)生的噪聲達(dá)到穩(wěn)壓器本身噪聲的3倍，如圖所示。
對(duì)于較高的輸出電壓，線性穩(wěn)壓器的輸出噪聲可能成為PSRR的決定因素。這是因?yàn)榉謮汉蟮姆答佪斎朐肼曉龃罅恕＜偃缫粋€(gè)線性穩(wěn)壓器將噪聲較高的升壓轉(zhuǎn)換器的17V輸出轉(zhuǎn)換為噪聲較小的16V電源，紋波小于100uV。開(kāi)關(guān)頻率處的PSRR為60dB，50mVP-P升壓轉(zhuǎn)換器紋波將衰減到50uVP-P，或者輸出噪聲15uVRMS。如果采用5uVRMS低噪聲基準(zhǔn)和反饋運(yùn)放輸入，我們來(lái)看一下反饋輸入產(chǎn)生的問(wèn)題。如果反饋輸入調(diào)整在1.25V，電阻反饋網(wǎng)絡(luò)將輸出設(shè)置為16V，那么輸出噪聲將增大到5uVRMS x (16V/1.25V)，即64uVRMS，這可能成為主要的噪聲源。如圖顯示了高壓輸出造成的輸出噪聲性能下降。在查找線性穩(wěn)壓器時(shí)，如果為噪聲敏感的負(fù)載供電，通常既需要考慮輸出噪聲，也需要考慮PSRR。
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