Q
為什麼在 LDO 迴路裡加電容反而產生突波?
A
你可能聽過「在 LDO 輸出或輸入加電容可以降低雜訊」,這是對的。但如果在 feedback loop 節點(就是 FB pin 附近)直接加電容,情況可能完全相反——不只沒濾波,還反而產生更大的突波或振鈴。
問題的電路學本質
LDO 穩壓器的核心是一個 feedback loop:用輸出電壓與參考電壓(V_REF)相比較,誤差放大後調節 pass element,維持穩定的輸出。這個 loop 的穩定性取決於它的相位響應(phase margin)。
在 FB node 加電容,相當於在放大器的回授路徑裡多放了一個 pole。每一個 pole 會讓訊號相位落後 90 度。當 pole 太多、相位延遲累積太多時,loop 的相位容限(phase margin)就會變負——原本的負回授變成正回授,電路開始振盪。
振盪在時域上呈現的,就是你看到的「突波」:輸出電壓不是穩定直流,而是一次又一次的電壓 overshoot/undershoot。
Bode Plot 怎麼看
畫過 Bode Plot 的工程師都知道:正常的 LDO 在頻域裡,gain 會在某一頻率交叉(crossover),此時相位差如果接近 -180 度,就代表即將振盪。
在 FB node 加電容,會讓 gain curve 在低頻就開始往下掉(多了一個 pole),這改變了 crossover 頻率的位置。如果這時候相位曲線也跟著移動到接近 -180 度的區間,系統就不穩定了。
正確的做法
- 降低輸出阻抗:在 LDO 輸出端加電容是對的——這可以降低輸出阻抗,讓負載瞬態響應更好。
- FB pin 的電容要看規格書:有些 LDO 的 FB pin 本身就有內建電容,或明文規定「嚴禁在此腳位外加電容」。
- 使用前饋補償(Feedforward Compensation):在 FB node 串聯一個電容到地,構成 zero,可以對消多餘的 pole,改善相位容限。但這需要計算,不是亂加就有效。
一句話總結
在 LDO 迴路加電容不是單純的「越大越好」。它在輸出端是濾波,在 FB 節點卻可能破壞穩定性。拿到一個不穩定的 LDO 時,先看看 FB 附近有沒有被加了不該加的電容。
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