LDO的输出要加一个电容,大部分人解释是为瞬间负载电流提供能量,减小输出纹波。
这个电容是以怎样的原理减小纹波?
是否可以删除这个电容?
你真的理解LDO的输出电容吗?
让我们一探究竟!
下图是一个PMOS LDO的基本原理框图,PMOS LDO工作原理,我在知乎中有详细介绍。
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下图是仿真图,反馈回路在图中用红色箭头标出,输出通路用绿色箭头标出,A点为输出Vout。
在输出部分,由于PCB走线会存在一定的寄生电阻R5和电感L1;LDO输入暂时选择5V直流 10mv方波的波形。
在输出电容C1未连接时,LDO输出波形是怎么样的呢?
下面红色为输出电压交流部分的波形,绿色是输出电流。可以看到有明显的震荡。
第二个图是系统的响应情况,大约在2.1Mhz时,系统增益会明显增加,这里的解释是:电路中的2.1Mhz相关的频率分量,会被LDO放大,进而使得输出异常。
电源中有很多非线性的成分,可以引起很多丰富的谐波,某些谐波就会被放大,所以输出纹波就很大。
当我们加入输出电容C1时,电路如下,虽然只增加了一个10uf的电容,但是对电路的响应有明显的改善。
我们可以看到红色输出纹波减小了很多,绿色电流也正常了,从第二张的系统响应图也可以看到,2.1Mhz部分的异常也消失了,那么我们是否可以删除输出电容呢?
对于成本极致考虑的产品,甚至会考虑这一个电容的增减,首先结论是:这个电容可以删除。具体讨论如下:
- LDO内部集成了这个电容,输出可以不加,那么这个LDO的体积就会增加。
- LDO内部没集成Cout电容,而是利用远端负载引脚处的电容来使得系统收敛。此时对于PCB走线有严格的要求,需要满足LDO SPEC中输出电阻和电感的要求。
- LDO内部没集成电容,又和负载靠的很近,那么LDO的输出端和负载的输入端就可以共用电容,而不用考虑严苛的PCB走线问题了。
总结:
1.LDO厂家一般推荐输出电容靠近LDO管脚放置,就是为了系统的性能考虑。
2.在特殊情况下,这个电容是可以删除的。
3.对于输出电容的容值,厂家会根据自身LDO进行优化,有的在不同PSRR要求或不同负载电流要求下的推荐容值也有差异,设计时一定要注意。