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杨丽

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[问答]

LDO反馈回路稳定跟输出电容数量是否有关?

一个很普通的LDO电路见下图。
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回帖(5)

杨丽

2019-5-17 09:18:59
由于看过电容选择的相关文章,如下图。
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选择多容值组合,不同容值的电容各司其职,分区而治,可以在较宽的频段内都将PDN阻抗压制在目标阻抗线以下。
然而最近有同事提到“LDO的外部电容会影响反馈回路的极点,4个电容有可能会使LDO的反馈产生相位偏移,可能会在某种情况下产生振荡。”
我先看了AMS1117的手册。其中提到电容用22uF,更大的电容可以提高稳定性。;
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其他一些LDO的资料有些会要求输出电容的ESR要在0.1R~10R;有的要求ESR小于0.5R,但都是容值大的更好。并没有看到说电容只准1个,不准多放的规定。
个人看了一些资料后理解外部电容是添加了零点,补偿了偏移。但由于我对极点,零点的概念理解不够深刻,所以并不能完全确定。
想在此问问,LDO输出放多个电容是否真的会影响反馈。
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张英

2019-5-17 09:19:26
这个确实有影响。其实就是反馈环路稳定性的问题,容性负载的确容易造成振荡。简单处理的话,根据手册上要求做就好。如果打算在输出端使用多个电容并联的话,注意一下电容的总ESR,对于MLCC电容,由于本身ESR就小,并联之后更小,而一定的ESR又有增加零点,避免振荡的作用。因此除非LDO手册中明确指出(应该是做了内部处理),否则输出电容不宜随意增加。
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杨丽

2019-5-17 09:19:46
然而LDO出来的供电给芯片的话,芯片每个电源还会再放一个电容,那样输出上挂的电容就远远不止4个了,一般都会有10多个。
根据上图中多个电容并联的阻抗曲线,在某一频率的阻抗并没有比单个电容小多少,并联之后仍然具有一定的ESR。
个人认为4个电容并联后仍然等效于一个ESR+1/jwC,所以还是具有零点补偿的。
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张英

2019-5-17 09:20:15
你准备使用的4个电容也是图中那样容值相差各10倍甚至更大的情况吗?如果是的话,没问题。
    然而如果是多个容值相差不大甚至是相同的情况
     图中的并联电容曲线的样子,正是你文中讲到的分区而治的结果。中低频段,高容值电容起主要作用,低容值电容电抗较大,在并联条件下其分流近似忽略不计;中高频段,高容值电容的ESL占了主流,对外表现为一个电感+电阻,而频段内低容值电容起了主导作用,因此。大小数值的电容混用,粗略可以认为是“在一个频段内仅有一部分甚至1个电容在起作用,并联好像是不存在的”。然而,如果是多个容值相差不大甚至是相同的,几只电容差不多同时起作用,它们之间就没有分区而治的现象了,ESR也就是对于希望通过明显增大电容来降低低频纹波的场合,如果手册里面又要求了最低ESR,用多个容值相同的MLCC电容的时候还是最好计算下ESR的。或者说直接使用数值较大的钽电容。远离手册里面推荐的工况,虽说不肯定出现什么大问题,但一旦冒出些稀奇古怪的问题,与系统中其它的环节相叠加,排查问题到时能可能都无从下手。
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张娟

2019-5-17 09:20:34
同容值的电容会降低等效阻抗,但是频点不会改变;不同电容值并联,会在某一频段内降低其等效阻抗,会改变反馈极点。一般按照芯片的datasheet中要求的就行;输出电容的esr就是为了反馈调节用的,影响的是其负载调整率
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