LDO低压差线性稳压器

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1、L LD DO O 一一、什么是什么是 LDOLDO（低压差线性稳压器低压差线性稳压器）？）？ 经常在某某 IC 上看到 LDO，以为他是什么 IC 公司名字，其实不是。LDO 是 Low Drop Out(LDO) Linear Voltage Regulators 的英文缩写，中文意思是低压差线性稳压器。 LDO 是一种线性稳压器。线性稳压器使用在其线性区域内运行的晶体管或 FET，从应用的 输入电压中减去超额的电压，产生经过调节的输出电压。所谓压降电压，是指稳压器将输出电 压维持在其额定值上下 100mV 之内所需的输入电压与输出电压差额的最小值。正输出电压的 LDO（低压降）稳压器通常

2、使用功率晶体管（也称为传递设备）作为 PNP。这种晶体管允许饱 和，所以稳压器可以有一个非常低的压降电压，通常为 200mV 左右；与之相比，使用 NPN 复 合电源晶体管的传统线性稳压器的压降为 2V 左右。负输出 LDO 使用 NPN 作为它的传递设 备，其运行模式与正输出 LDO 的 PNP 设备类似。 更新的发展使用 CMOS 功率晶体管，它能够提供最低的压降电压。使用 CMOS，通过稳压 器的唯一电压压降是电源设备负载电流的 ON 电阻造成的。如果负载较小，这种方式产生的压 降只有几十毫伏。 二二、LDOLDO（低压差线性稳压器低压差线性稳压器）的基本原理的基本原理 低压差线性稳压器

3、(LDO)的基本电路如图 1-1 所示，该电路由串联调整管 VT、取样电阻 R1 和 R2、比较放大器 A 组成。 图 1-1 低压差线性稳压器基本电路 取样电压加在比较器 A 的同相输入端，与加在反相输入端的基准电压 Uref 相比较，两者 的差值经放大器 A 放大后，控制串联调整管的压降，从而稳定输出电压。当输出电压 Uout 降 低时，基准电压与取样电压的差值增加，比较放大器输出的驱动电流增加，串联调整管压降减 小，从而使输出电压升高。相反，若输出电压 Uout 超过所需要的设定值，比较放大器输出的 前驱动电流减小，从而使输出电压降低。供电过程中，输出电压校正连续进行，调整时间只受 比较

4、放大器和输出晶体管回路反应速度的限制。 应当说明，实际的线性稳压器还应当具有许多其它的功能，比如负载短路保护、过压关 断、过热关断、反接保护等，而且串联调整管也可以采用 MOSFET。 三三、LDO(LDO(低压差线性稳压器低压差线性稳压器) )的主要参数的主要参数 1输出电压(Output Voltage) 输出电压是低压差线性稳压器最重要的参数，也是电子设备设计者选用稳压器时首先应考 虑的参数。低压差线性稳压器有固定输出电压和可调输出电压两种类型。固定输出电压稳压器 使用比较方便，而且由于输出电压是经过厂家精密调整的，所以稳压器精度很高。但是其设定 的输出电压数值均为常用电压值，不可能满足

5、所有的应用要求，但是外接元件数值的变化将影 响稳定精度。 2最大输出电流(Maximum Output Current) 用电设备的功率不同，要求稳压器输出的最大电流也不相同。通常，输出电流越大的稳压 器成本越高。为了降低成本，在多只稳压器组成的供电系统中，应根据各部分所需的电流值选 择适当的稳压器。 3输入输出电压差(Dropout Voltage) 输入输出电压差是低压差线性稳压器最重要的参数。在保证输出电压稳定的条件下，该电 压压差越低，线性稳压器的性能就越好。比如，5.0V 的低压差线性稳压器，只要输入 5.5V 电 压，就能使输出电压稳定在 5.0V。 4接地电流(Ground Pi

6、n Current) 接地电路 IGND 是指串联调整管输出电流为零时，输入电源提供的稳压器工作电流。该电 流有时也称为静态电流，但是采用 PNP 晶体管作串联调整管元件时，这种习惯叫法是不正确 的。通常较理想的低压差稳压器的接地电流很小。 5负载调整率(Load Regulation) 负载调整率可以通过图 2-1 和式 2-1 来定义，LDO 的负载调整率越小，说明 LDO 抑制负载 干扰的能力越强。 图 2-1 Output Voltage & Output Current 上式中： Vload负载调整率； ImaxLDO 最大输出电流； Vt输出电流为 Imax 时，LDO 的输出电压

7、； Vo输出电流为 0.1mA 时，LDO 的输出电压； V负载电流分别为 0.1mA 和 Imax 时的输出电压之差； 6线性调整率(Line Regulation) 线性调整率可以通过图 2-2 和式 2-2 来定义，LDO 的线性调整率越小，输入电压变化对输 出电压影响越小，LDO 的性能越好。 图 2-2 Output Voltage & Input Voltage 上式中： VlineLDO 线性调整率； VoLDO 名义输出电压； VmaxLDO 最大输入电压； VLDO 输入 Vo 到 Vmax输出电压最大值和最小值之差； 7电源抑制比(PSSR) LDO 的输入源往往许多干扰信

8、号存在。PSRR 反映了 LDO 对于这些干扰信号的抑制能力。 四四、LDOLDO 的典型应用的典型应用 低压差线性稳压器的典型应用如图 3-1 所示。图 3-1(a)所示电路是一种最常见的 AC/DC 电源，交流电源电压经变压器后，变换成所需要的电压，该电压经整流后变为直流电压。在该 电路中，低压差线性稳压器的作用是：在交流电源电压或负载变化时稳定输出电压，抑制纹波 电压，消除电源产生的交流噪声。 各种蓄电池的工作电压都在一定范围内变化。为了保证蓄电池组输出恒定电压，通常都应 当在电池组输出端接入低压差线性稳压器，如图 3-1(b)所示。低压差线性稳压器的功率较 低，因此可以延长蓄电池的使用

9、寿命。同时，由于低压差线性稳压器的输出电压与输入电压接 近，因此在蓄电池接近放电完毕时，仍可保证输出电压稳定。 众所周知，开关性稳压电源的效率很高，但输出纹波电压较高，噪声较大，电压调整率等 性能也较差，特别是对模拟电路供电时，将产生较大的影响。在开关性稳压器输出端接入低压 差线性稳压器，如图 2-3(c)所示，就可以实现有源滤波，而且也可大大提高输出电压的稳压 精度，同时电源系统的效率也不会明显降低。 在某些应用中，比如无线电通信设备通常只有一足电池供电，但各部分电路常常采用互相 隔离的不同电压，因此必须由多只稳压器供电。为了节省共电池的电量，通常设备不工作时， 都希望低压差线性稳压器工作于睡眠状态。为此，要求线性稳压器具有使能控制端。有单组蓄 电池供电的多路输出且具有通断控制功能的供电系统如图 3-1(d)所示。 图 3-1 低压差线性稳压器(LDO)典型应用 五五、LDOLDO 的选择的选择 当所设计的电路对分路电源有以下要求： 1 高的噪音和纹波抑制； 2 占用 PCB 板面积小，如手机等手持电子产品； 3 电路电源不允许使用电感器，如手机； 4 电源需要具有瞬时校准和输出状态自检功能； 5 要求稳压器低压降，自身功耗低； 6 要求线路成本低和方案简单； 此时，选用 LDO 是最恰当的选择，同时满足产品设计的各种要求。