1、LDO(low dropout regulator,低压差线性稳压器),一种电压稳压器,只能降压不能升压。

1.1、原理

通过运放调节P-MOS的输出。

低压差:输出压降比较低,输入3.3V,输出可达3.2V。

线性:LDO的MOS工作于饱和区(恒流区)。

稳压器:用来给电源稳压。

        LDO 有 MOS管和三极管控制,区别在于最小压差区不一样。LDO内部由4大部件构成分压取样电路、基准电压、误差放大电路,晶体管调整电路。

流程:通过反馈电阻R1和R2 对输出电压进行采集,将采集的电压输入到比较器输入端,与基准电
压(期望输出的电压)进行比较,再将比较结果进行放大;放大后的信号控制开关(MOS管或三极管),将Vout调整成设定值。这是一个负反馈调节回路。

1.2、参数

1.输入输出压差(Dropout Voltage)
        压差一般都是很小,LDO的输入电流几乎等于输出电流。压差越大,效率越低,能量损耗越大。发热功率=电压差 * 电流。负载电流很小,压差过大也可以使用LDO。

2.线性调整率
        在负载一定的情况下,当输入电压变化时,引起对应输出电压的变化量。也就是输出电压变化量和输入电压变化量之比。线性调整率越小越好。线性调整率和负载调整率都受到环路增益的影响,通常增益越大,二者性能越好;    

3.负载调整率
        在特定输入电压条件下,当负载电流变化时,引起的输出电压的变化。这里的负载变化通常是从无负载到满负载。负载调整率越小越好。负载调整率体现了通路元件的性能和稳压器的闭环 DC增益。闭环DC增益越高,负载调整率越好。说明LDO 抑制负载干扰的能力越强。

4.电源抑制比(PSRR)
        用来反应对不同频率的输入电源纹波的抑制能力。输入纹波与输出纹波的比值的对数关系。在特定频段,PSRR 越大越好,输出信号受到电源的影响越小。如果用在低噪声场合,一定要选择高PSRR(80dB以上)的LDO,建议在80dB以上。

        提高开关管的开关频率。开关频率越高,纹波越小,但也会提高开关管的开关损耗,造成效率下降。LC 滤波器对纹波的抑制作用比较明显。
        在低频处主要受到输入电压基准和开环增益的影响,中频处主要受到开环增益的影响,高频处主要受到输出电容大小的影响。

5.瞬态响应
        表示负载电流突变时引起的输出电压的最大变化,Cb(前馈电容)的作用是提高负载瞬态响应能力。要想实现最佳瞬态响应,闭环回路带宽必须尽可能高,同时还要确保有足够相位余量,以保持稳定性。电容太大,电压跌落小,响应慢;电容太小,电压跌落大,响应快。

6.静态电流 lq
        静态电流是外部负载电流为0时,LDO内部电路供电所需的电流,也称接地电流。通常保持尽可能低的水平。
        一般LDO芯片的静态电流大小与其他性能成反关系,如低噪声,高电源电压抑制比,静态电流大。

7.噪声
        噪声指LDO自身产生的噪声信号,主要来自于输入基准电压、以及内部电路的噪声和热噪声,其中贡献最大的通常是误差放大器和电阻反馈网络。只有高精度,低噪声电路上需要关注这个参数。减少噪声:一是减小基准电路本身的输出噪声,二是采用RC 低通滤波来有效减小其传递到LDO的噪声。减小LDO的环路带宽也能够一定程度上优化噪声,但它会影响到LDO电路的瞬态响应。

8.输入电压
        输入端可以输入的电压范围 (注意输入电压需要降额80%考虑)。
9.输出电压
        输出端的输出电压值,不要选有ADJ功能的,这样节省器件,降低干扰。

10.效率
        LDO自身消耗的功率约等于压差*电流,因此,相同负载电流下,压差越大,LD〇功耗越高,所以压差低一些,有利于提高效率。

        输入电流等于输出电流加上静态功耗。当LDO处在轻载时,IQ就非常重要,IQ越小,效率就越高。其实IOUT和IIN基本是相等的,因为IIN就比IOUT多了个IQ(一般是uA,nA级别),这个电流非常小,几乎可以忽略。

11.热性能
        热阻(RθJA)呈现了LDO采用特定封装时的散热效率。RθJA 值越大,表示此封装的散热效率越低,而值越小,表示器件散热效率越高。封装尺寸越小,RθJA 值通常越大。

1.3、特性

1.输出自放电
        LDO 关闭后,负载电容上仍然后电量。在下次输出时,会因为电量,产生一个快速的Voltage Spike,对后级电路有破坏性。带自放电功能LDO能在LDO关闭输出后,泄放输出电容上的电量。

2.软启动
        带软启动的LDO可以有效的控制电流,使输出较平缓的上升。软启动有助于减小启动时的浪涌电流和提供上电顺序,在SS和地引脚之间连接一个小的陶瓷电容。

3.EN信号
        EN信号也要有一定的电流才能驱动,上拉电阻不要太大,100K 以内基本没问题。Start-up时间是IC 固定的,如果想要延时启动,在 EN上接一个大一些的电容到地,构成一个简单的 RC 电路。
4.假负载的作用
        有的LD〇芯片有最低负载电流的要求。如果低于最低负载电流,可能会出现系统不稳定的情况。
5.反馈对地电阻
        保证最小对地泄放电流通路,维持最小对地电流。

6.降噪电容
        基准电压 pin接个电容到地。可用于过滤内部电压基准产生的噪声(通常用0.1uF 电容)形成 RC滤波,还可以让LD〇上电变缓。减小上电时的浪涌冲击。
7.前馈电容

        前馈补偿电容通常影响到环路的带宽,所以也是主要影响中频带出 psrr 的性能。增加相位裕度改善负载瞬态响应。输出将减少振铃并更快稳定。

8.输入电容
        输入电容的主要作用是对调整器的输入进行滤波,另外输入电容也可以抵消输入线较长时引入的寄生电感效应,防止电路产生自激振荡。一般取 22uF 左右。
9.输出电容
        电压调整器的许多性能都受输出电容的影响。其中电容值以及 ESR 对电路频率响应的影响是最主要的。一般取 22uF 左右。小电容提供消除高频噪声作用,一般选用0.1uF。

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