一款效率高达80%且功率损耗不足1W的3A、1.2VOUT 线性稳压器(07-100)

　　第二种规格为VBIAS压降，该规格的压降专门针对那些希望将IN和BIAS引脚绑定在一起的用户。这样就可以在没有辅助偏置电压或不需要较低压降的应用中使用该器件。因为VBIAS要为旁路FET提供栅极驱动，所以VBIAS必须比VOUT高1.4V，同时压降受限于应用中所使用的BIAS。例如，TPS74201 可以提供一个由具有 3.3V/5V=66%效率的5V电源轨产生的3.3V、1.0A软启动电源(稍后讨论)，并且功耗为(5V-3.3V)×1.0A=1.7W。

　　稳定性和瞬态响应

　　由于输出电容会产生一个控制环路极点和在负载情况下的阻抗以及基于输出电流的频率位置的变化，到目前为止，线性稳压器环路稳定性对模拟 IC 设计人员而言还是一个难题。与相同级别的共源结构的 PMOS 稳压器相比，带有 NMOS 旁路元件的源极跟随器结构稳压器的输出阻抗要更低，因此该稳压器比较容易进行功率补偿。这意味着，NMOS 稳压器的动极点 (moving pole) 频率要高于同等级别的 PMOS 稳压器，也要远远高于内部误差放大器的极点频率。为确保稳定性，比较传统的方法是在低频下逐步减少控制环路的响应，从而减少瞬态响应，或者用一个零极点与动极点相抵消，该零极点由一定数量的等效串联电阻 (ESR) 组成的输出电容产生。通过使用具有专利的反馈控制拓扑，配置为VBIAS=3.3V，VIN =1.8V和VOUT=1.5V的 TPS74x01 系列产品，可以实现无输出电容的情况下较快的瞬态响应(见图 2)，同时在设置有 ESR 这种较大电容的情况下仍然保持稳定。负载瞬态响应之后并没有输出电压振铃，这表明稳压器在没有输出电容的情况下非常稳定。

　　由于 TPS74x01 系列产品在没有输出电容的情况下比较稳定，同时瞬态响应比较快，因此有足够的用于欠功率器件的局部旁路电容来满足大多数 FPGA 和 DSP 的瞬态响应需求。由于不再需要用于电源轨的多联大型电容器，从而降低了解决方案的总成本。

　　软启动和排序

　　大多数传统的线性稳压器启动较快，这是因为反馈环路可以感应低输出电压，并开启旁路 FET。在一些应用中，快速启动是必要的，但是这样的快速启动会导致达到器件电流极限值的高浪涌电流，从而使输出电容器充电。该高电流可能会破坏输入电源总线，并且会导致一些系统级问题。一个线性和单调软启动可以减少浪涌电流峰值，并且使启动瞬变量最小化，这些效果均可在输入电源总线上观察到。TPS74201 和 TPS74401 误差放大器会一直跟踪外部软启动电容器的电压斜坡，直到该电容器电压高出内部参考电压，这样就可实现一个线性和单调性的软启动。软启动斜坡时间取决于软启动充电电流 (ISS)、软启动电容 (CSS) 和内部参考电压 (VREF)，其可以用以下公式计算得出：

　　需要注意的是，由于软启动是压控的，所以启动不依赖于输出负载。

　　TPS74301 版本采用 TRACK 引脚，而不是 SS 引脚。如图 3 所示，在一个连接至 TRACK 的外部电源，使用一个电阻器分压器中心抽头 (center tap)，TPS74301 的输出电压会跟踪外部电源直到 TRACK 电压达到 0.8V。可以利用该特性进行同时或比例排序操作。在内核和许多处理器的输入/输出功率和/或管理高度集成的上电复位电路的引脚之间，会出现 ESD 结构应力，而以上操作对于减少该应力有较大帮助。通过绑定集成 PG 信号到跟随电源的 EN 引脚，所有 TPS74x01 系列产品均可轻松地进行连续排序操作。

　　结论

　　TPS74x01 系列产品均带有一个双输入轨和低压差电源，该系列产品使线性稳压器比开关稳压器更具吸引力，能够减小电路板的尺寸并降低成本，还可以高效地提供许多较低电压和更高输出电流的电源轨。该系列产品还拥有其他的一些特性，包括可控软启动、跟踪和集成 PG，可以处理过去一直困扰线性稳压器的启动问题。并且，在快速瞬态响应中，可以使输出电容器的总数量最少化，您会得到一个近乎理想化的 DC/DC 转换器。