LDO的工作流程_LDO的仿真解析

（原文来源：微信公众号：工程师看海；在此特别鸣谢硬件工程师看海）

无论什么电子产品，都必须用到电源，在移动端消费类电子产品中，常用的有DCDC电源和LDO电源两种，DCDC的优点是效率高，但是噪声大；LDO正相反，它是效率低，噪声小。

1.LDO分类

常见的LDO是由P管构成的，LDO效率比较低，因此一般不会走大电流。针对某些大电流低压差需求的场合，N管LDO应运而生。下图是PMOS和NMOSLDO的系统框图对比。我们暂且忽略系统的传递函数，把目光集中到LDO调节稳定的工作过程，下面我们就先看下PMOSLDO的基本工作流程。

2.LDO工作流程

当Vout由于负载变化或其他原因电压下降时，两个串联分压电阻两端的电压也会下降，进而A点电压下降，A点的电位和Vref电位相比较，误差放大器会减小它的输出，使得G电位下降，Vs电压不变，进而使得|Vgs|的压差增加（我们用Vgs和Vds的绝对值描述PMOS更直观），输出电流Isd会增加，输出电流Isd增加就会使得Vout上升，完成一次反馈控制，使得Vout又回到正常电位。

总结过程如下：

Vout↓——》Va↓——》Vg↓——Iout↑——》Vout↑

3.PMOS驱动

下图是PMOS的输出特性曲线，是PMOS本身的一个特性，根据G、D、S电压不同，MOS会工作在不同的区域，即可变电阻区、饱和区（恒流区）、截止区。LDO中的MOS是工作在恒流区的。

顺着下图绿色箭头指示方向|Vgs|逐渐上升，Ids跟着|Vgs|上升而上升，而这段区域内不管Vds怎么变Id基本不变，换句话说，恒流区内，Ids受Vgs控制，因此基于MOS的放大器有时也被叫做跨导放大器。

4.LDO动态调整

让我们再详细来一次，若Vout异常降低，Vout-Vin=Vd-Vs=Vds，|Vds|上升（Vds《0），在输出特性曲线中体现为，由状态工作点C转移到D。紧接着反馈回路开始发挥作用，由于Vout下降，则Va降低，运放会使得Vg下降，Vg-Vs=Vg-Vin=Vgs，|Vgs|也上升（|Vgs|《0），在Vgs驱动下Iout会慢慢上升，在输出特性曲线恒流区内体现为由C向状态工作点D转移。当Iout=Id随着Vgs上升时，Vds慢慢减小，最终Vout又上升回来，完成了一次完整的反馈控制。

5.LDO仿真

下图是使用multisim仿真的电路，LDO为5V转3.3V，当输出变化时，会通过A点反馈至MOS的G极，进而调节输出。

下图是LDO输出的电压和电流波形，红色是电压，绿色是电流。

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