NMOS型和PMOS型LDO的工作原理

實(shí)際常見的電源應(yīng)用有DCDC和LDO兩種，與DCDC電路不同的是，LDO輸出晶體管的工作狀態(tài)是線性工作模式，并非開關(guān)模式。

今天我們主要針對(duì)NMOS和PMOS在LDO的應(yīng)用原理來展開講解，后續(xù)再對(duì)DCDC部分進(jìn)行深入探討。

LDO的工作原理

一般工作在線性區(qū)域的晶體管，可以把它當(dāng)作是一個(gè)壓控電流源，去控制電路并連續(xù)檢測(cè)輸出電壓，然后根據(jù)負(fù)載的需求，進(jìn)行調(diào)節(jié)電流源，確保輸出電壓能夠保持在期望的數(shù)值。

電流源的設(shè)計(jì)極限就出現(xiàn)了作用：它限定了穩(wěn)壓器在保持電壓調(diào)節(jié)作用的情況下，所能供應(yīng)的最大負(fù)載電流。

NMOS型LDO

我們來看下面這張圖：

在這個(gè)電路中，對(duì)輸入與輸出的壓差構(gòu)成限制的是，MOS管的門極與漏極之間的最小壓差。

NMOS型LDO它采用了一對(duì)電阻來采樣輸出電壓，并將其輸送到誤差放大器的輸入端，與一個(gè)基準(zhǔn)進(jìn)行比較，然后在誤差放大器中進(jìn)行放大，最后產(chǎn)生一個(gè)電壓信號(hào)來控制NMOS的門極。

（圖為NMOS負(fù)載電流流向）

在50mA和3A的負(fù)載電流下，NMOS型LDO需要的靜態(tài)電流差不多，盡管這種負(fù)載變化比較大，但靜態(tài)電流幾乎沒有太多變化。

這是因?yàn)镹MOS只用電壓信號(hào)控制即可，而電壓信號(hào)不需要消耗到誤差放大器本身的電流。

因此，靜態(tài)電流成為了NMOS型LDO最大的一個(gè)優(yōu)勢(shì)。

PMOS LDO

相比NMOS型LDO ，由于NMOS的源極和門極之間的導(dǎo)通門限，它的輸入與輸出之間的壓差必須要大于這個(gè)導(dǎo)通門限，這個(gè)壓差是很大的。這時(shí)，我們就可以運(yùn)用PMOS型LDO，來減少這一部分的使能。

在PMOS里面我們需要門極電壓低于源極電壓才能讓PMOS導(dǎo)通，并且這個(gè)壓差 必須大于PMOS的導(dǎo)通門限，才能夠保證在整個(gè)范圍里，誤差放大器能夠把PMOS的門極拉到合適的電壓范圍。

由于主功率部分采用PMOS管，同樣用電壓來控制，因此，負(fù)載電流的變化，誤差放大器的靜態(tài)電流幾乎也沒有變化。

在這里我們可以看到，NMOS由于源極和門極之間這個(gè)導(dǎo)通門限，造成輸入輸出壓差大的局限因素，PMOS型LDO驅(qū)動(dòng)與它相比簡(jiǎn)單了許多。

總結(jié)：

NMOS型LDO可以提供快速瞬態(tài)響應(yīng)，但是需要 兩個(gè)偏置電源為器件供電。

PMOS型LDO可以實(shí)現(xiàn)壓降，并且能夠在單電源下運(yùn)行。不過，在低輸入電壓下會(huì)受到傳輸晶體管VGS特性的限制，與此同時(shí)，它們還不具備高性能LDO所提供的許多保護(hù)功能。

常見的LDO 一般由P管構(gòu)成，但LDO效率比較低，一般不走大電流應(yīng)用。在一些大電流低壓差的場(chǎng)景里，會(huì)使用N管類型的LDO。