为什么低压差（LDO）稳压器不稳定？

如今，基于P型晶体管的LDO稳压器似乎是线性稳压器的首选形式，但我一直在听说如何必须谨慎选择输出电容器以确保稳定性。具有N型晶体管的老式高压差稳压器似乎没有这个问题。是什么导致LDO不稳定？是P型晶体管吗？和之间的较小差异？都？还是其他东西？为什么输出电容器的ESR如此重要？$V_{in}$$V_{out}$

LDO是控制回路。像所有控制回路一样，总会有不稳定的余地。

那么如何使控制回路稳定？

1. 您可以提供足够的相位裕度（与增益越过0 dB轴和180时的相位差）。
2. 越过0dB轴时，开环图的斜率应为-20db / dec
3. 提供足够的增益余量

如果您看一下LDO的典型开环响应，它可能看起来像这样

有许多极点。

1. 误差放大器极点-放大器引起的极点
2. 负载极-输出电容和负载引起的极
3. 寄生极点-通常在通过元件内（此图中未显示）。

该图像中也有一个零。

1. ESR零-由于输出电容器而为零

如果查看稳定环路的点2，则表明斜率应为-20db / dec。

好吧，如果...零永远不存在。这意味着当达到0db时，斜率是-40db（由于前两个极点）。不稳定

在0db轴之前添加零将使系统稳定。

向系统添加零的最简单方法是通过电容器的ESR。无论如何，您都需要一个电容器，所以您要用一块石头杀死两只鸟。

ESR很重要，因为它控制零的位置。它应该足够低，以便当您越过0db轴时可以得到-20db / dec，但又要足够低，以使在下一个极点之前增益低于0 dB（通常是由于寄生效应）。

“ 带有N型晶体管的老式高压差稳压器似乎没有这个问题。 ”

答案如下：用作控制元件的npn型晶体管以共集电极配置工作（集电极电势必须高于发射极的电势）。相反，如图所示（由efox29提供），pnp型具有集电极电阻（分压器），并用作具有增益的反相共射极放大器。因此，非inv。opamp输入连接至分频器链（以获得总负环路增益）。

这意味着：具有发射极电阻的npn晶体管用作发射极跟随器，其同相增益小于1（必须使用反相运算放大器输入端子）。关于稳定性，重要的是要认识到，因此，与pnp情况相比，总环路增益要小得多。结果，减少了稳定性问题（甚至消失了）。但是，不利的是，较小的环路增益会降低整个LDO的调节性能。