LDO之所以不好做，很大一部分原因是穩(wěn)定性的鍋。不同的架構(gòu)能影響穩(wěn)定性，負(fù)載的性質(zhì)和大小能影響穩(wěn)定性，功耗也能影響穩(wěn)定性，還有其他各種因素都能限制系統(tǒng)穩(wěn)定性的設(shè)計...這家伙可真的是對內(nèi)唯唯諾諾，對外重拳出擊，一不小心就設(shè)計成OSC了。

1. 兩級miller補償

要分析穩(wěn)定性，各種補償方式和對應(yīng)的零極點分析是逃不過的一個難題。從上學(xué)開始接觸最多的就是兩級的miller補償，主極點在第一級運放的輸出，次級點在系統(tǒng)的輸出，但這也僅限于Cm和CL在同一個數(shù)量級時，如果CL>>Cm那么主極點將在系統(tǒng)輸出，次級點在第一級運放的輸出。這時候用miller補償，Cm需要非常大。

所以兩級miller補償好用，但是如果負(fù)載電容很大時這種補償方式很不實用?，F(xiàn)在很多單片LDO包括有些大芯片內(nèi)部的PMU應(yīng)用時輸出外面都會掛一個uF級的大電容，這樣可以在輸出負(fù)載跳變時穩(wěn)定輸出電壓，也可以濾除噪聲。所以在設(shè)計LDO時都需要把外面的大電容考慮進去。

LDO的穩(wěn)定性補償還需要考慮不同負(fù)載電流下的穩(wěn)定性。LDO多用于系統(tǒng)的供電源，所以需要在重載，輕載和空載下都要保持穩(wěn)定。但是LDO讓人頭疼的就是負(fù)載變化時，系統(tǒng)輸出處的極點也會隨之變化。比如還是兩級LDO，假設(shè)主極點p1在第一級輸出，次級點p2在系統(tǒng)輸出。p1=1/Ro1CmgmL*RoL，p2=gmL/CL。gmL是跟負(fù)載電流iload有關(guān)的量，如果iload減小gmL也會減小。對應(yīng)的p1和帶寬會增大，p2會減小，最壞會在帶內(nèi)形成雙級點影響穩(wěn)定性，所以一般都會做一個動態(tài)零點補償架構(gòu)來消除負(fù)載變化帶來的影響。

2. 三級級聯(lián)補償

下面的架構(gòu)是一種三級補償方式，這種可以不用miller補償?shù)姆绞絹韺崿F(xiàn)穩(wěn)定性。假設(shè)Co是uF級的負(fù)載電容。主極點Po在系統(tǒng)輸出，p1和p2分別為系統(tǒng)另外兩個次級點。增加一個零點來補償帶寬處的穩(wěn)定性。這種架構(gòu)優(yōu)缺點都很明顯，如果把p1和p2做到帶外那么系統(tǒng)為單極點的穩(wěn)定系統(tǒng)，且也不用考慮負(fù)載變化帶來的影響。但是系統(tǒng)帶寬不能太高，如果帶寬太高，p1和p2會很難設(shè)計到帶外去。太低的話瞬態(tài)效應(yīng)會不好。

3. Ahuja miller compensation

下面也是一種很經(jīng)典的補償架構(gòu)：ahuja miller compensation。這種補償方式將主極點往原點死推，Cc會經(jīng)過兩個增益級，將Cc的等效容值倍增兩個增益級，主極點p1=1/Ro5Ccgmp*RL，次級點p2=gmp/CL，就算輸出外掛一個uF級的大電容，理論上也很容易實現(xiàn)單極點穩(wěn)定系統(tǒng)。但是在實際做時很容易在帶寬處出現(xiàn)共軛極點，導(dǎo)致穩(wěn)定性問題。不知道有經(jīng)驗的大佬對此有沒有具體的分析方法和解決思路可以在評論區(qū)分享一下，在此托馬斯回旋跪謝！

4.reverse nested miller compensation

下面的架構(gòu)是一種很好很實用的架構(gòu)，reverse nested miller compensation。跟ahuja的思路一樣，嵌套補償?shù)姆椒ㄒ彩亲屩髅芾昭a償電容Cc1經(jīng)過兩級增益級，以此來提高等效容值，把主極點p1往原點死推。P1=1/Cc1Av2Av3*Ro1; P2=1/Ro2*Co2; P3=gm3*Cc2/Cc1*CL。所以把p2和p3做到帶外就能形成單極點穩(wěn)定系統(tǒng)。這種架構(gòu)還需要設(shè)計一個動態(tài)零點來補償?shù)糨p載和空載時帶寬處的相位裕度。

值得注意的是，因為p3會隨著負(fù)載變化，所以在某個負(fù)載下很容易跟內(nèi)部的p2形成共軛極點。在根軌跡上當(dāng)兩個極點相遇，如果負(fù)載繼續(xù)變化，兩個極點會向原點移動，影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性。