Tại sao các bộ điều chỉnh điện áp thấp (LDO) không ổn định?

Các bộ điều chỉnh LDO dựa trên các bóng bán dẫn loại P dường như là hình thức ưa thích của bộ điều chỉnh điện áp tuyến tính ngày nay, nhưng tôi vẫn nghe về cách tôi phải chọn (các) tụ điện đầu ra một cách cẩn thận để đảm bảo sự ổn định. Các bộ điều chỉnh bỏ học cũ với bóng bán dẫn loại N dường như không có vấn đề này. Điều gì khiến LDO kém ổn định hơn? Có phải là bóng bán dẫn loại P? Sự khác biệt nhỏ hơn giữa và V o u t ? Cả hai? Hoặc một cái gì đó khác hoàn toàn? Và tại sao ESR của tụ điện đầu ra rất quan trọng?$V_{in}$$V_{out}$

LDO là một vòng điều khiển. Và giống như tất cả các vòng điều khiển, luôn có chỗ cho sự bất ổn.

Vậy làm thế nào để bạn thực hiện một vòng điều khiển ổn định?

1. Bạn cung cấp đủ biên pha (chênh lệch pha từ khi mức tăng vượt qua trục 0 dB và 180.
2. Độ dốc của biểu đồ vòng mở phải là -20db / dec khi vượt qua trục 0dB
3. Cung cấp đủ lợi nhuận biên

Nếu bạn xem xét phản hồi vòng mở điển hình của LDO, nó có thể giống như thế này

Có một số cực.

1. Lỗi amp cực - một cực do bộ khuếch đại
2. Tải cực - cực do tụ điện đầu ra và tải
3. Cực ký sinh - thường trong phần tử pass (không được hiển thị trong hình ảnh này).

Cũng có một số không trong hình ảnh này.

1. ESR Zero - một số không do tụ điện đầu ra

Nếu bạn nhìn vào điểm 2 của một vòng lặp ổn định, nó nói rằng độ dốc phải là -20db / dec.

Chà, nếu ... số 0 thì không bao giờ. Điều đó có nghĩa là độ dốc khi chạm 0db, là -40db (do hai cực trước). Sự bất ổn.

Thêm một số 0 trước trục 0db, giúp hệ thống ổn định.

Cách dễ nhất để thêm số 0 vào hệ thống là thông qua ESR của tụ điện. Bạn cần một tụ điện dù sao đi nữa, vì vậy bạn đang giết hai con chim bằng một hòn đá ở đây.

ESR quan trọng, bởi vì nó kiểm soát vị trí của số không. Nó phải đủ thấp để bạn có thể nhận được -20db / dec khi bạn vượt qua trục 0db nhưng đủ thấp để mức tăng dưới 0 dB trước cực tiếp theo (thường là do các điểm liệt).

" Các bộ điều chỉnh bỏ học cao cũ với bóng bán dẫn loại N dường như không có vấn đề này. "

Câu trả lời như sau: Transitor loại npn được sử dụng làm phần tử điều khiển được vận hành trong cấu hình bộ thu chung (điện thế của bộ thu phải cao hơn bộ phát). Ngược lại - như thể hiện trong hình (được cung cấp bởi efox29) - loại pnp có điện trở collector (bộ chia điện áp) và hoạt động như một bộ khuếch đại phát chung chung với khuếch đại. Do đó, không inv. đầu vào opamp được kết nối với chuỗi chia (cho tổng mức tăng vòng âm).

Điều đó có nghĩa là: Transitor npn với điện trở bộ phát hoạt động như một bộ theo dõi phát với mức tăng không đảo ngược ít hơn thống nhất (và phải sử dụng đầu cuối opamp đảo ngược). Về tính ổn định, điều quan trọng là phải nhận ra rằng, do đó, tổng mức tăng vòng lặp nhỏ hơn nhiều nếu so với trường hợp pnp. Hậu quả là các vấn đề ổn định bị giảm (hoặc thậm chí biến mất). Tuy nhiên, như một bất lợi, mức tăng vòng lặp nhỏ hơn làm giảm các thuộc tính điều chỉnh của toàn bộ LDO.