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LDO的主极点位置问题

时间:10-02 整理:3721RD 点击:
LDO输出端通过一个电容连接到输出功率PMOS管的栅极,根据米勒补偿原理,按理说主极点应该在PMOS的栅极,可LDO输出又有一个大电容,那主极点到哪里了呢?难道主极点位置根据负载电容不同位置不固定?求指点啊

外部负载电容比内部补偿电容要大很多吧?一般外挂电容的主极点都在输出吧。

是的,刚才研究了一下我也这么认为,一般LDO都有一个规定的负载电容,值比较大,那主极点就在输出端了。可问题是,既然是这样的话,还需要米勒补偿干什么?从书上介绍的米勒补偿原理可知,补偿后主极点就不应该在LDO输出端了啊。刚接触LDO,不是很懂

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会采取将片外的极点推远的方式来保证稳定性

怎么推远呢,片外加的负载电容固定,而且数值很大

就不加外部電容。
由PMOS的栅极定易主極點。
這個叫作cap-less LDO

你说的这种cap-less中的cap就是指负载电容是吧?可我看到有的论文,它输出有负载电容用来稳压,数值uF量级,内部又用了米勒补偿,感觉是矛盾的,那么大的负载电容肯定将主极点拉倒输出端,里面再加补偿电容有啥作用呢?

我觉得谈LDO的稳定性不能只是在一个静态工作点时的,而是要考虑所有的loading condition。LDO的PMOS自身的电阻是随提供电流情况变化而改变的,同时最后一级的gain,输出端的阻抗也都在变化。所以具体的极点位置也要分情况讨论。
至于说非cap-less LDO同时里面有加miller cap,既然主极点是在负载那里,我猜想miller cap可能是在做pole-splitting,避免出现complex pole pair。

pole-splitting避免出现共轭极点,能说的详细一点吗?哪来的共轭极点呢?最简单的LDO结构不就两个极点吗,一个在输出端,一个在PMOS栅端,加负载电容后输出为主极点,那比没必要用补偿电容了Cc吧?好纠结


不用糾結,這種單純的2 pole, 1 zero的負回授補償主極點一定放在gate or load其中一個(兩種作法都各有大量的產品應用)。
你看到的兩種一起使用的情況,一定是其中一個用來產生zero,當然免不了也會產生一個pole。但是總歸一句話,整個系統還是只會選擇一個node當主極點。這不就是dominant pole負回授系統的穩定條件嗎!
你要說"或許他設計的是更複雜的pole zero補償",恩....我說市面上產品95%以上都是單純的dominant pole負回授。

是的是的,你说得对。这几天查了一些公司的技术文档,发现只要是输出端有片外大电容的,主极点都在输出端,那内部加的米勒补偿作用应该是用到了它的零点,至于怎么用的零点我再研究研究。谢谢指导

1. 片外cap 如果电解类 esr 比较大可能 0.1~5 ,
内部米勒补偿 极点推远的方式来保证稳定性.主要是靠片外的 补.应该说LDO 那内部推很远後 就受外面电容影响
所以有些LDO 外面电容ESR 是有限制使用范围的 , 不同输出电流下会变化
须考虑 no_loadingfull_loading下不同稳定度 .

2. 片外cap 使用 mlcc类 esr ~5m ohm, 会比较须要内部补, 但是须使用不同方式架构
因为外面MLCC电容 点很远了, 所以得靠LDO 内设计去改这些 paper 很多类讨论 .
3. 如果 capless 没做过, 但有人说是使用内建电容方式 .
外面无电容有些 SOC 内LDO 因为没法多PIN挂电容会须要这设计 .

好像一般 PHASE MARGIN >45~60度比较好,
不过是否大家都会 all corner model-40~150 度都进去阿?
还有使用 MLCC 方式 LDO , 发现调低GAIN 可以比较容易稳定,
有办法 gain >80db,phase_margin 还够吗? 我使用LDO 只有 20ma
使用最简单 2 stage LDO . BCD工艺输入 7~40v
试很多方式最後发现GAIN 压低 40db 比较好 all corner pass

之前接触到的LDO都是SOC中的,针对片外大电容的LDO有几个问题请教:①大的片外电容把主极点控制在输出端,那电容ESR产生的零点是用来抵消内部极点吗?
②既然主极点在外,那内部米勒补偿岂不是把次极点拉低了,这一点我一直不懂,为了稳定不是要把次极点推远吗?
③设计这种片外电容LDO时,从一开始就要考虑片外电容的选择吗?比如说不同的电容数值不同,ESR也不同

还望自己讲解一下

thanks

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