인프런 커뮤니티 질문&답변

안녕하세요, 답변 남겨드립니다.

질문1에 대해 설명드리면, LDO의 Pass Transistor가 PMOS일 경우, Drain이 출력단이고 Source가 입력단이 됩니다. 주어진 조건인 Vs = 3.3V, Vd = 1.5V에서 PMOS가 Saturation 동작하기 위한 조건은 Vsg > |Vth|이며, Vsd ≥ Vsg - |Vth|을 만족해야 합니다. 이때 Vg가 1.11V일 경우, Source-Gate 전압(Vsg)은 3.3 - 1.11 = 2.19V가 되며, 이는 강한 턴온 상태로 최대 Load Current를 공급할 수 있는 상태입니다. 반대로 Vg가 2.91V일 경우 Vsg = 3.3 - 2.91 = 0.39V로 거의 턴오프에 가까워 매우 적은 전류만 흐릅니다. 따라서 질문해주신 해석은 정확합니다. Vg = 1.11일 때가 Heavy Load 조건이며, Vg = 2.91일 때가 Light Load 조건입니다.

질문2에 대해 설명드리면, Line Regulation과 Loop Gain은 LDO의 성능을 정의하는 핵심 요소 중 하나이며, 이들은 Load Current의 변화에 따라 성능이 달라질 수 있기 때문에 Light Load와 Heavy Load 모두에서 성능을 확인하는 것이 맞습니다. 예를 들어, Loop Gain의 경우 Light Load에서는 출력 임피던스가 증가하여 피드백 루프의 감쇄가 약화될 수 있고, 이로 인해 위상 마진이나 이득 여유가 달라질 수 있습니다. 따라서 최소 1mA 이하부터 최대 Load까지 sweep하면서 분석하는 것이 정량적인 성능 검증을 위한 필수 절차입니다.

질문3에서 말씀하신 Dropout Voltage는 LDO의 입력 전압이 얼마나 낮아질 수 있는지를 결정하는 중요한 파라미터로, 일반적으로 가장 높은 출력 전류 조건에서 정의됩니다. 왜냐하면 Heavy Load일수록 Vout이 떨어질 가능성이 높기 때문에, LDO가 Vout을 정상적으로 유지할 수 있는 최소 Vin을 확인하기 위해서는 최대 부하 전류 조건에서의 Dropout Voltage를 측정하는 것이 맞습니다. 예를 들어, Iload가 300mA일 때 Dropout Voltage가 200mV이고, Iload가 10mA일 때는 100mV라면, 데이터시트 상 Dropout Voltage는 200mV로 정의됩니다.

질문4의 Vref에 대한 부분은, 내부 에러 앰프의 입력 범위(Input Common Mode Range, ICMR)에 따라 결정됩니다. 주어진 예시에서 증폭기의 ICMR이 0.8V~2.xV이고, 초기 Vref를 0.75V로 설정했다면, 이는 입력 범위를 벗어난 조건이며, 증폭기가 정상적으로 동작하지 않을 가능성이 있습니다. 반면 Vref를 1.2V로 설정한 경우는 안정적인 ICMR 내에 위치하므로 동작은 정상적입니다. 다만, 출력전압이 충분히 레귤레이션되었다면, 앰프 내부에서 bias current나 offset에 의한 영향이 크지 않았던 것으로 보이며, 이 경우 실제 성능차가 미미할 수 있습니다. 그러나 공정 변화나 PVT 조건에서 증폭기의 Input Range 외 설정은 치명적인 영향을 줄 수 있으므로, 항상 ICMR 안에서 Vref를 설정하는 것이 권장됩니다.