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求助LDO相位裕度问题

时间:10-02 整理:3721RD 点击:
最近在仿真一个LDO的环路稳定性,遇到一个问题,在GBW处的PM是98度,但是在没有到达GBW时某一段频域内PM只有22度,
求助各位,这样是否会产生振荡?谢谢!

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有可能,毕竟在那一段的PM太低了!

我觉得振荡是肯定不会有的,振铃倒是不确定。记得以前看DC-DC,在增益大于1的地方,纵使相位裕度为负,也不会导致不稳定(振荡)。
看你的这个图有点晕,不知道你的幅频曲线纵坐标单位是什么,如果是dB,这个LDO可有点厉害,100dB的增益换算过来都是10000倍了,很少见到这么高的。
根据你的相位曲线,看起来像是在零点前有两个极点,你可以考虑把零点调低点,抵消掉一个极点,这样的话,可能不会出现相位裕度掉下去再爬上来的情况。
FYI

我觉得会震荡~
而且GBW前是复极点,不好补偿

这涉及到一个概念:Conditional Stability。
意思就是说,只要你保证在全负载的情况下,0dB时的相位裕度始终足够,那么就一定不会震荡。
不过话说回来,看你的波特图就知道你在电路中用了零点。这是非常冒险的,没有任何人能保证Silicon的零点的Location和你设计值符合。同时,你加入零点以后并没有提高整个环路的带宽,所以你正在用一个非常冒险的办法实现一个很普通的功能。所以我劝小编还是回到地球来,不要用来新泉的论文中的骗人结构,踏踏实实的做一个普通的LDO就好了。

97
首先谢谢您的答复。
零点是用来补偿第二极点的。这幅频曲线是在负载1mA时的。在满负载时,第二极点的负相移被零点的正相移抵消掉了!
在低负载情况下,把零点向更低频率移动以抵消第二极点时,带宽变大,在0dB时,PM不够,第三极点被引入GBW。
矛盾中

谢谢您的答复
GBW前是复极点

谢谢您的答复!
您说的对,确实是用了动态零点来补偿极点
在GBW内只保留一个极点,直接把其他极点都踢到3GBW、5GBW之外,确实不容易啊!
如果运放输出为一个极点、power MOS栅极为一个极点、LDO输出还有一个极点,怎么样才能在GBW之内保留一个极点?
在此谢谢您! 同时满足低功耗要求(<15uA)

谢谢,我就担心这个啊!

你说的这个复极点是复数极点的意思么?我好像没看出来。
复数极点不是应该会出现过冲么?有点迷糊,能再详细点说说么?我一直以为是靠的比较近的两个极点。


USTM,我前一段做LDO时有遇到跟你同样的问题,不过我的最大驱动电流比较小,从几uA ~几十mA.我当时使用的方法也是引入一个零点补偿掉EA的输出极点。
当时的困扰也是零点补偿电路本身也引入了两个极点,在重载时带宽很大,使得这两个极点都进入了UGB。后来的解决思路是降低DC增益到60dB,这样重载时两个极点都在带外,所有corner出来的PM都大于60度。
不知道你的驱动电流是多大,如果驱动电流到百mA~几A,会相当难补偿,我一直像看神仙一样的眼光看能做几A的LDO的高手,透过datasheet。,生活中没碰到过。不过依然对你的增益曲线很好奇,你做的是100dB?我看你的GBW很大啊,你这样要消耗多大的电流啊?你对输出电压稳态误差要求这么高啊,看来是很高端的应用了。

有点危险
流片的话 万一工艺上偏一点 就很可能震荡
良率大受影响

谢谢您的答复
负载5uA~300mA
在低负载时增益是比较高,重载是增益会下降些 静态功耗<15uA
我遇到的是在轻载时PM不够啊!郁闷中
图(二) 300mA幅频曲线

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永远都不要怀疑频率响应理论,做大电流,频率很高,增益很高,功耗很小的LDO的,只有在传说中才会出现
大电流,快速响应的LDO,我做过,可惜负载变化率很差
凡是都有折中

是的,模拟的设计过程是一个不断的平衡这种的过程,努力在平衡中寻求极致!
快速响应的LDO所需要的大带宽势必使得增益较小,主极点向高频移动!
如果固定主极点频率,增加增益,带宽或许也会增加!当然,功耗自然是个很棘手的问题。

另:各位XDJM,
一个不是很高端的LDO
UGB多少合适?(100K、1M、、、)
DC增益多少?(70dB、80dB、90dB、、、)
主极点位置大概在多少HZ?(几HZ、几十HZ、几百HZ、、、)
要想得到高增益,势必会有几个极点,请问除主极点外的其他极点怎么样处理?

很难说,很可能震荡,仿一下顺态就知道了
复极点是个很棘手的问题

其实,你没有发现增益裕度不够吗?

谢谢!
光顾着相位裕度的问题呢,还真没注意到UGB点-10dB的增益裕度问题,再次感谢!
事实上,增益裕度够了,不过还是谢谢您的提醒!
现在的问题在低负载时,主极点和第二极点(输出极点)交换了位置,并且相距很近,负零点没补偿到位还没起作用时,极
点已经产生了足够多的负相移。哎~

as for the LDO design,we usually run transient analysis to guarantee the stability.
AC analysis is just for reference.

其实,按照拉杂味书上关于稳定性的部分,我推导过,理论上不会产生振荡 呵呵

refine your compensation to avoid low pm

lz要考虑下工艺变化温度变化电源变化负载变化的时候导致的零极点变动对那个20度相位裕度的影响,如果不会使它进一步降低,而只是轻微改变0dB意外的相位,一般不会振荡的,但可能会有较多的振铃。

我几乎遇到了和小编一样的问题,得到的相频曲线也是几乎一样的,前面只有十几度的PM,而且我轻载的时
候一开始的相位还不是从180开始的,还是从110开始的,这个有没有什么问题,满载下是从接近180开始
我的这个ldo原本是在EA的第一级和第二级输出加上了一个由50k的电阻和15p的电容串联组成的一个零点
补偿,但是根据这样的一个值算出来的左半平面零点应该是在3M左右,几乎起不到补偿第二个几十K左
右的极点,但是如果说要把这个零点搞到K的数量级,那这个串联电容和电阻的乘积就应该在U的范围那
就要电阻达到M级这个很成问题阿,电容P级到没什么太大问题
还有一个就是随着零点的引入同时这个串联的电容也引入了一个极点,这个极点又怎么处理呢,不知道各位有没有什么高见
马上就要评审了,恼火阿

我的环路增益在低频时也是这么大

小编小心UBW之后的gain的尖峰!
已经超过0dB了!
会振荡!

补偿的思路无非就是减小增益带宽,如果只减小主极点,也不会改善相位裕度
个人认为你的系统应该是稳定的,毕竟你系统的相位裕度已经达到了82度,在低频,带宽并未衰减至零,这时的相位裕度概念符合原始定义么?你是否对概念理解有误,或者是我的理解存在问题。
个人认为你的系统补偿后在增益带宽内存在一极点和一右半平面零点,可以考虑在米勒电容上串接电阻,消除右半平面零点,系统在低频时也应该会稳定。

谢谢您的回复!
应该是我表述的问题!米勒电容的前馈通路已经被我切断,理论上已经不存在正零点!

谢谢您!
可否在理论上解释哈此尖峰形成的原因,谢谢!

你是说在DB图中,本来增益应该衰减的,结果在相位补偿点后面又存在一尖峰?
个人认为:是否可以考虑把小信号图画出来,因为增益突然变大,可能是与补偿电容相比,MOS管或电路中在低频下可忽略的电容具有了可比性,此时不再忽略。
建议画出小信号模型,这样可能更容易找到原因。如果有困难,提出来大家一起分析哈

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