线性电源的环路稳定公式探讨

线性电源能够将交流电转换为直流电，而想要得到较为精准的直流电压，则需要经过稳压电路进行稳压。也就是说，对于线性电源来说，稳定性是较为重要的。本篇文章总结了论坛达人的发言，针对线性电源的环路稳定性进行了探讨。

图1

线性电源的等效模型模型如图1所示， 稳定直接如图可知，电路的三个极点和一个零点，即得到开环传递函数Gop，GEA是误差放大器的增益，GFB是反馈环路的增益，GPMOG是PMOS的增益。

那么下面这几个公式当中的参数是如何做到的呢 根据PMOS的小信号模型，g是PMOS的跨导，Ro是输出等效电阻，传递函数不应该是Uo/Ugs=gRo

The resulting expressin for open-loop gain is

The second pole(p2) is due to the output capacitance ESR (R ESR) and the estimated bypass capacitance,CBP.

The third pole(p3) is due to the erro anplifier output resistance(ROA) and the equivalent PMOS capacitance (CPMOS).

The single zero (Z1) is derived from the output capacitance ESR(RESR)and the output capacitance(CLOAD).

上面说的这些公式，虽然是从国外的参考资料上弄来的，但PMOS依然可以工作在饱和和线性两种方式，两者的零极点是不同的。这些应该是饱和方式的零极点，与LDO的本意出现矛盾LDO的PMOS应该工作在线性方式，此时的零极低公式，比饱和方式的复杂的多，而且与Rl有关。所以这个，也是概念不清的。虽然PMOS饱和方式的零极点公式很可能是对的。概念不清之二就是，没有开环放大倍数。总之，没有一个清晰的概念，和认真负责的计算方法，就不可能得到正确的传递函数。

总的来说，这个资料上的公式虽然并不完全不正确，但是很有可能属于歪打正着的类型。线性方式比饱和方式要复杂。而且借用了饱和方式的gm概念。线性方式的gm，并无此概念，但为方便计算，沿用饱和方式的叫法。

PMOS线性方式

想分析频率特性，必须给出开环传递函数，谁能做到这一点，谁就是正确的，谁做不到，谁就得不到正确答案。

在饱和方式，gm也不是一成不变的，但看作不变的。就像三极管公社放大电路，把beta看作恒定一样。在线性方式，Rds也不是一成不变的，但看作不变的，根据一个具体或特殊设计的PMOS，可以保证，在额定电流或最大最小负载的情况下，Rds变化很小。

有一个临界电压，Vds，来区分线性和饱和状态。例如定义Vds为1V左右，小于1V为线性电阻，而高于1V为饱和方式。

在线性电阻方式，依然沿用饱和关系式，也有gm，这个gm可以通过线性关系式求导得到。但这依然要求Vds恒定，也就是说，计算线性方式的传函，要固定Vds。例如1V。

按照这样的方法，可以把变化的Vds，看作Vin的扰动，稳定性依然可以得到保证。作为LDO的设计，必须同时都要满足线性和饱和方式的稳定性能，还要保证最大最到负载的稳定性能。Vin的变化，作为负载扰动，只要频率的补偿保证了上述条件下的问题，那么负载扰动也一定是稳定的。

按照电路模型，计算的开环传递函数是没有问题的。但计算零极点要用近似计算法，开路时间常数法，你看看相关资料就知道了。超过3阶就没有解析解了，怎么算呢 这是计算机仿真应该做的。

本篇文章针对一些线性电源资料当中出现的矛盾点进行分析和解释，是一篇较好的思路知道类文章。大家在遇到不明白的问题或者疑问时，向别人请教或者思考一下是一种非常好的习惯，能帮助大家在设计的道路上飞速成长。