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带偏置(BIAS)功能的LDO原理与应用

2025年10月25日

手机里面的LDO(低压差线性稳压器),其调整管要么是NMOS,要么是PMOS,但NMOS居多。

因为PMOS的载流子为空穴,NMOS的载流子为电子,电子的迁移率大于空穴。就好比同为牛马,NMOS的电子如同青壮小伙子,速度飞快;而PMOS的空穴像油腻的中年大叔,年老色衰。所以同等条件下NMOS容易把导通电阻做小,适合大电流工作的情形。

但能干的人通常脾气也大,NMOS用作调整管时,需要控制电压(Vg)大于源极电压(Vs),否则NMOS无法正常工作,或者做不出低压差的效果。

那么如何解决电压门槛呢?实现起来通常有两种方案:

  • LDO内部集成电荷泵;
  • 使用带有BIAS功能的LDO

电荷泵很好理解,它属于信号级的小功率升压电路,将电压抬上去给误差放大器供电,如下图所示。

那什么是带BIAS功能的LDO呢?

如下图所示,是一个典型的带BIAS功能NMOS LDO电路,它的核心原理是将功率通路和控制通路分开供电。功率通路从Vin取电,承担大电流,负责能量传输。而控制电路通路不再从Vin取电,而是从一个独立的VBIAS 取电。

以某家的LDO内部框图为例,可见VBIAS给基准、误差放大器模块供电,且VBIAS大于VIN,使得调整管Vg>Vs,可工作在线性模式。

这带来了三个关键优势:

  • 更容易实现低压差,这是最显著的优势,由于误差放大器由独立的VBIAS供电,可确保在低输出电压、大电流的情况下也能实现超低压差,因而在手机里面有一席之地。
  • 与NMOS电荷泵方案相比,静态工作电流更低,因为电荷泵的电压变换也是要耗电的。
  • 更高的电源抑制比(PSRR),控制电源VBIAS是干净的、稳定的(通常来自一个前级稳压器,相比之下,主输入Vin的纹波和噪声通常很大),这大大提升了LDO对Vin输入噪声的抑制能力,即PSRR性能,使其非常适合为对噪声敏感的模拟/RF电路(如ADC、DAC、PLL、VCO)供电。
标签: BIAS LDO NMOS PMOS PSRR 低压差 电荷泵
最后更新:2026年1月11日


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夜枭

夜枭,暗夜里的精灵,雅典娜在凡间的使者,不瞩目于明亮的日光,在意的是万物的启迪。

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