LDO与DCDC降压电路原理深度解析学习笔记

学习LDO内部的电路情况:

1.电路的组成:

· PMOS管(Q1),相当于可变电阻,通过改变栅源电压V-gs,就能改变MOS管的导通电阻,从而使压降V-ds随之改变。

· 误差放大器U1,在同相端(脚1处),基准电压VREF为固定参考值。在反相端(脚2),反馈采样电压VFB。输出端,驱动PMOS栅极UG,构成负反馈闭环。

· 反馈分压网络R1、R2。R1、R2对输出端VOUT分压,得到VFB送入运放反相输入端

· 电容C1,输出滤波电容,稳定输出电压,改善环路稳定性。

· 负载电阻R3。

2.负反馈稳压工作原理:

闭环的目标:稳压时反馈电压V-fb = V-ref

· 输出VOUT(上升)-> 采样V-fb(上升)->运放输出UG升高->PMOS的V-gs减小, 导通电阻变大->Q1管降压变大->VOUT回落。

· 输出VOUT(下降)-> 采样V-fb(下降)->运放输出UG降低->PMOS的V-gs增大, 导通电阻变小->Q1管降压变小->VOUT回升。

该图为LDO电路原理中的核心模块与元件作用。(含Q1,U1,VREF,R1,R2,C1,R3)

DCDC降压电路原理

1.核心目标,把输入的12V电源用开关快速通断,切成一串脉冲方波:再用电感与滤波电容,将脉冲平均成稳定直流5V。

V-out = V-in * D(D = 占空比 = 开关导通时间 /整个周期)

2.开关闭合时,12V接入后端,给电感储能,电感电流上升。开关断开后,电感释放存储的能量,继续向后负载供电。

作为压缩版的负反馈稳压原理

采样输出电压送入控制电路:

· VOUT>5V -> 减小 PWM 占空比 -> 单位时间内高电平时间变短 -> 输出电压下降

` VOUT<5V -> 增大 PWM 占空比 -> 高电平时间变长 ->输出电压上升 持续调节 MOS 开关导通时间,把平均电压稳定在 5V。

该图中添加了LC电感滤波。(电感特性:电流不能突变。)

LC滤波的作用:电感平滑电流,电容平滑电压;LC 组合大幅减小输出纹波,得到干净直流电压给负载。

该电路的特点为:

· 电感作为该电路的核心储能元件

· 电流连续变化,冲击小

· 效率较高,但存在开关噪声。

两个电路的区别在与下方电路增加了续流二极管,给电感提供电流回路:

1.MOS管导通:12V 经过 MOS、电感流向负载,电感储能,电流线性上升;二极管反向截止。

2.MOS管断开:电感要维持电流不变,感应反向电压,续流二极管导通,电感通过二极管形成回路释放能量,电流线性下降。

如图可以更加直观的了解电路原理

如图为LM2596芯片的降压电路原理图。

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