關於LDO的POWER MOS

blueskyinair

不好意思,有些LDO的問題一直困擾著我
在設計LDO時,假設最大輸出電流需要100mA,最小輸出電流需要2uA
請問POWER MOS是否不論輸出100mA或2uA,都要操作在SAT?
若不是,那是在light load時PMOS可以操作在sub-threshold?
還是在heavy load時PMOS可以操作在linear?
當PMOS不操作在SAT,LDO的PSRR是否會變差,AC分析是否還有意義?
error amp裡的MOS是不是不論light load或heavy load,都要操作在SAT?
謝謝各位先進的回答

finster

LDO的Power MOS未定一定要在Saturation region或者linear region
基本上,LDO的Power MOS在這兩個區域都要能夠工作
而且,LDO有其最大的負載工作電流和最小的負載工作電流,如果,本身Power MOS的Size不夠大的話,那極有可能會在最大負載工作電流時都無法提供足夠的電流,這時即使在Saturation region都會無法正常工作
我前陣子作一顆0.5um LDO,最大負載電流1.2A,最小負載負載電流5mA,其中Power PMOS的size就為W=50um, M=2000

再來,作AC分析時,我們是視Power MOS是作為一個負載用,所以不管它是工作在那個區域
同時,我們也會去計算Power MOS的Gate端的寄生電容有多大,它的Drain和Source端的寄生電容有多大
像我前面所提的LDO,當初抽LPE時,Gate端的寄生電容就高達42pF
故而,在設計時,OP Amp的Gain和phase就變得非常重要,因為裡頭有很多變化因素在裡頭

dolphin75

听了大人的分析,感觉很有收获,谢谢达人的不吝赐教.

dolphin75

听了达人的分析很有收获,谢谢分享!

larc0082

感謝大大的分析~ 感覺蠻有收穫的
原來LDO不是這麼簡單就能設計的好的

JOELU

LDO主動中的被動~事實上要用得好!經驗是很重要的!多聽多看!! 有利無害!!!謝謝!!

blueskyinair

原帖由 finster 於 2007-10-6 12:16 AM 發表
LDO的Power MOS未定一定要在Saturation region或者linear region
基本上,LDO的Power MOS在這兩個區域都要能夠工作
而且,LDO有其最大的負載工作電流和最小的負載工作電流,如果,本身Power MOS的Size不夠大的話,那極有 ...

想再請問一下最大和最小負載電流是怎麼在模擬上做驗證的?
換句話說,我要怎麼知道POWER MOS的Size夠不夠大?
是否是用spice做dc掃瞄,負載電流從0A掃到2A,觀察輸出電壓的變化
假設規格訂為輸出3.3V,變動量為5%,假設1mA到1A的所有CORNER符合規格
就可以驗證此電路最大負載電流為1A,最小負載電流為1mA?

另外,我還是不太懂要怎麼決定操作點
ERROR AMP中的所有MOS要操作在SAT,這一點應該沒有錯吧?
那POWER MOS就不需要管他操作在LIN或SAT囉?
假設我輸出1A時,POWER MOS操作在LIN和POWER MOS操作在SAT,兩者之間有何差別?
會不會調到操作在SAT,LDO的效能會比較好?
假設我輸出1mA時,POWER MOS操作在SAT和POWER MOS操作在CUT,兩者之間有何差別?
會不會調到操作在SAT,LDO的效能會比較好?

以上問題,還請前輩們不吝指正,謝謝

finster

原帖由 blueskyinair 於 2008-3-1 01:38 AM 發表


想再請問一下最大和最小負載電流是怎麼在模擬上做驗證的?
換句話說,我要怎麼知道POWER MOS的Size夠不夠大?
是否是用spice做dc掃瞄,負載電流從0A掃到2A,觀察輸出電壓的變化
假設規格訂為輸出3.3V,變動量為5%,假 ...

在作模擬時,除了考量到最大負載電流和最小負載電流之外,尚需加入電壓,製程和溫度三者的組合變化
而我在前面所提到power mosfet要能夠在最小負載和最大負載電流都能夠正常工作,那是指當工作電壓最低,製程為SS,且溫度為最高時的情況下,如果最小負載電流和最大負載電流都能夠正常運作,那power mosfet的size就是足夠的
而要看是否正常工作,是要作暫態分析以及ac分析兩種,而不是dc
暫態分析是要看power mosfet是否能夠提供足夠大的負載電流,而ac分析則是看系統在最大和最小負載電流時能否穩定,因為在不同的負載電流下,其主要影響的pole會不同,而這個pole會影響系統能否穩定

至於在power mosfet在linear region和saturation region兩者有何不同,由mosfet的電流公式就可說明一切,在saturation region的電流公式是有平方,而在linear region則沒有平方(詳細請看電子學mosfet的介紹),而這個差別當然會決定你的power mosfet要落在那個區間工作,如果沒有設計好,那ldo的效能當然不會好