在之前的文章中，我们已经详细介绍过 LDO（低压差线性稳压器）电路工作的基本原理。LDO 电路主要由基准电压源、误差放大器、分压电阻网络以及调整管等四部分组成，其中调整管大部分为 MOS 管。在实际应用中，我们会发现有些 LDO 电路的调整管采用 PMOS，而有的电路则使用 NMOS。那么，我们应该在什么时候选择使用 PMOS，什么时候选择 NMOS 呢？这两者在应用中又存在哪些区别呢？
上图展示了 PMOS LDO 和 NMOS LDO 的两种电路。与 PMOS LDO 相比，由于 NMOS 导通的条件为 Vgs > Vth，即 Gate 端电压要高于 Source 端电压，因此 NMOS LDO 除了 Vin 引脚外，一般还会有个 Vbias 引脚来为 NMOS Gate 端提供高压驱动源；或者只有一个 Vin 驱动源，而内部集成了 charge pump 来为 Gate 端提供高压驱动源。
1. 特性对比
特性PMOS LDONMOS LDO原理说明
驱动电压需求低（栅极电压需低于源极电压）高（栅极电压需高于源极电压）PMOS 源极接输入电压（Vin），栅极电压拉低即可导通；NMOS 需栅极电压高于 Vin，常需电荷泵或偏置电压支持。
压差（Dropout）低（可 300mV）PMOS 导通电阻在低压差下易优化；NMOS 需维持 VGS门限电压，压差较大。
静态电流低（1~10μA）较高（电荷泵 / 偏置电路额外耗电）NMOS 的电荷泵或外部偏置电路增加静态功耗；PMOS 无需额外驱动电路。
瞬态响应速度较慢（带宽受限）快（电子迁移率高）NMOS 电子迁移率优于 PMOS（空穴迁移率），开关速度和环路响应更快。
导通电阻与效率中等（高电流时效率低）低（适合大电流）相同尺寸下，NMOS 导通电阻（Rds(on)）更低，高负载时损耗更小。
2. 设计要求差异
PMOS 设计要点
电路简化：误差放大器可直接驱动栅极，无需电荷泵或电平转换，这使得电路设计相对简单。
热管理：由于 PMOS 的导通电阻较大，在大电流工作时会产生较多热量，因此需要注意散热设计，例如增大 PCB 铜箔面积来提高散热效率。
成本：在相同导通电阻的情况下，PMOS 芯片面积更大，但省去电荷泵后整体成本可能更低，这需要根据具体的应用场景进行成本评估。
NMOS 设计要点
驱动电路：需要电荷泵或外部偏置电压（Vbias）来提供高栅极电压，这增加了电路设计的复杂度。
瞬态优化：NMOS 具有高带宽特性，但需要进行稳定性补偿，例如使用频率补偿电容来确保电路的稳定性。
集成度：NMOS 芯片面积更小，但电荷泵的使用增加了外围电路的复杂度，在设计时需要综合考虑集成度和性能的平衡。
总结
NMOS 在 LDO 中使用更为广泛，因为它具有导通电阻低、控制灵活、效率高且设计实现较为简便等优点。而 PMOS 虽然也可以使用，但因其导通电阻较高、控制复杂等缺点，通常只在一些特定的设计中使用，例如对成本较为敏感且对压差要求不高的应用场景。
| 
|Archiver|手机版|小黑屋|
工业信息论坛
( 浙B2-20090312-64 )
|网站地图
发表于