前段时间,有位朋友跟我说,当初用某型号LDO时,发现输出异常,仔细阅读datasheet后,更换输出电容解决。
LDO的输出电容对性能至关重要,除了会提高电源抑制比PSRR抑制噪声之外,对环路稳定性也至关重要。电容除了容值参数,还有ESR(Equivalent Series Resistance)等效串联电阻参数。二者在选型设计时,都要仔细考虑。
下面,我们以PMOS LDO为例来仿真一下ESR对LDO输出的影响。LDO输出电压为3.2V,输出电容为2.2uF,ESR是R4,我们选取为0.1Ω,负载为50Ω(负载电流为3.2/50=70mA)。当开关S1闭合时,负载为R6和R5的并联,此时负载电流大约是700mA。我们仿真的方法就是改变ESR电阻R4,切换负载电流,观察输出电压的变化。下图是R4 ESR取0.1Ω时的输出结果,黑色曲线是从70mA到700mA反复切换负载电流的电流波形,红色是输出电压波形。可以看到,电流变化时,输出电压只有微小的波动,整体还是稳定在3.2V。下图是把ESR改为0.001Ω后的结果,刚开始输出是稳定的,一切换负载电流时,输出就异常。下图是把ESR改为100Ω后的结果,刚开始输出是稳定的,切换负载电流时,输出也容易出现异常。总之,LDO的输出电容对于维持稳压器的稳定性至关重要,并且必须满足最小电容和等效串联电阻(ESR)的要求。输出电容的增加,会影响环路稳定性和瞬态响应,电容的容值和ESR,太大或者太小都不行,都容易引起环路震荡。