您是(shi)否正(zheng)在為(wei)您的PCB設(she)計(ji)電源(yuan)調(tiao)節(jie)策(ce)略？或者您正(zheng)在為(wei)您的電(dian)路(lu)板(ban)創(chuang)建(jian)自(zi)定(ding)義(yi)電(dian)源(yuan)？如(ru)果(guo)是(shi)，那麽(me)思(si)考(kao)控(kong)制發(fa)送到組件(jian)的功(gong)率(lv)的最(zui)佳方(fang)法至關(guan)重要(yao)。這適用(yong)——尤(you)其是(shi)當您處理高速數字系(xi)統(tong)時。那麽(me)，電(dian)源重要(yao)嗎？無(wu)論(lun)您是(shi)從線路(lu)電壓還是(shi)從電(dian)池供(gong)電(dian)——將(jiang)輸入功(gong)率控制(zhi)到系(xi)統(tong)的最(zui)佳水(shui)平都是(shi)相關(guan)的。例(li)如(ru)，如果(guo)您使用(yong)電(dian)池供(gong)電(dian)，LDO 電(dian)路將是(shi)理想的選(xuan)擇(ze)。這是(shi)因為(wei)線性穩壓器(qi)提(ti)供(gong)了(le)足夠的電(dian)壓。此外，它(ta)提(ti)供(gong)了(le)來(lai)自(zi)輸入電(dian)壓的較(jiao)低(di)穩定(ding)電(dian)壓。

也(ye)就是(shi)說，我(wo)們(men)將(jiang)通(tong)過(guo)重點介(jie)紹 LDO 的元(yuan)素、工作原(yuan)理、應用(yong)程序(xu)等來(lai)更多(duo)地(di)討論(lun) LDO。

讓(rang)我(wo)們(men)開(kai)始(shi)！

什(shen)麽是(shi) LDO？

LDO 是(shi)壹個首(shou)字母縮(suo)寫詞，意(yi)思(si)是(shi) Low Dropout。您也(ye)可以(yi)將其(qi)稱(cheng)為(wei)飽(bao)和(he)或低損(sun)耗(hao)類(lei)型的線性穩壓器(qi)。它(ta)在輸入和(he)輸出(chu)電(dian)壓電源之(zhi)間的低(di) PD（電(dian)位差）下(xia)工作(zuo)。

LDO 穩壓器(qi)只能(neng)接(jie)受(shou)比(bi)首(shou)選(xuan)輸(shu)出(chu)電(dian)壓稍(shao)大(da)的輸(shu)入電(dian)壓。這是(shi)因為(wei)該(gai)設備是(shi)具有可變(bian)輸入電(dian)壓的降(jiang)壓 DC-DC 轉(zhuan)換(huan)器(qi)。因此(ci)，壓差是(shi)指連接(jie)輸入和(he)首(shou)選(xuan)輸(shu)出(chu)電(dian)壓或電源輸(shu)入的最(zui)小(xiao)差異(yi)。

此外，無(wu)論(lun)該(gai)器(qi)件(jian)的低(di)功(gong)率效(xiao)率(lv)如何，它(ta)都可以(yi)在約 1V 的低(di)壓差下穩定(ding)運行。線性穩壓器(qi)還可以(yi)提(ti)供(gong)具有穩定(ding)和(he)恒定(ding)輸(shu)出(chu)的不(bu)同(tong)電壓電平。

此外，LDO 的輸(shu)出(chu)電壓與電池的放電、溫(wen)度、功(gong)率(lv)損(sun)耗(hao)和(he)負載阻抗(kang)無(wu)關(guan)。例(li)如，您的鋰離(li)子電池的輸(shu)入電(dian)源範圍(wei)為(wei) 2.7V 至 4.2V。2.7V 表示完(wan)全放電的電(dian)池(chi)，而(er) 4.7V 表示充(chong)滿電的電(dian)池(chi)。因此(ci)，如果(guo)您的電(dian)池(chi)電壓降至 3V 以下，LDO 可以(yi)將您的輸(shu)出(chu)保持(chi)在 2.5V。

LDO 穩壓器(qi)的組(zu)成(cheng)部分(fen)是(shi)什(shen)麽？

LDO 的元(yuan)素或關(guan)鍵(jian)組件(jian)包(bao)括：

誤(wu)差放大器(qi)

如果(guo)您計劃設計(ji) LDO 的誤(wu)差放大器(qi)，那麽(me)盡(jin)可能(neng)降低(di)電(dian)流(liu)至關(guan)重要(yao)。為(wei)什(shen)麽？因(yin)為(wei)傳輸晶(jing)體(ti)管(guan)的柵極電(dian)容很大(da)。因(yin)此，放大器(qi)的輸(shu)出(chu)電阻(zu)應該(gai)非常低(di)。

此(ci)外，誤(wu)差放大器(qi)有兩(liang)個輸(shu)入。第(di)壹個是(shi)分壓器(qi)將輸(shu)出電壓按比(bi)例(li)降(jiang)低時。然(ran)後(hou)，接(jie)下來(lai)是(shi)參考電壓。因此，當它(ta)完(wan)成比(bi)較(jiao)兩(liang)個輸(shu)入時，誤(wu)差放大器(qi)將修(xiu)改傳輸元(yuan)件(jian)的電(dian)阻(zu)。

傳遞(di)元(yuan)素

誤(wu)差放大器(qi)驅動反(fan)饋(kui)回路內(nei)的傳(chuan)遞(di)元(yuan)件(jian)。傳輸(shu)元(yuan)件(jian)有助於將電壓從輸入轉(zhuan)移(yi)到負載中。此外，您可以(yi)使用(yong) NMOS 和(he) PMOS 作為(wei)通(tong)路(lu)元(yuan)件(jian)。

當您仔細觀察電(dian)路(lu)時，您會註(zhu)意(yi)到 V o(s)連接(jie)到 V 1(s)。此外，PMOS 晶(jing)體管(guan)需要(yao)最低(di)電(dian)壓才能正(zheng)確調(tiao)節(jie)並保持(chi)潮(chao)濕(shi)。

並且最(zui)小(xiao)的漏源電壓V 2(s)負責(ze)給(gei)出(chu)最(zui)小(xiao)的電(dian)壓。但(dan)是(shi)，重要(yao)的是(shi)要(yao)註(zhu)意(yi) PMOS 傳輸(shu)元(yuan)件(jian)對於極低電壓設備並不理想。

此(ci)外，您可以(yi)使用(yong) NMOS 晶(jing)體管(guan)獲(huo)得(de)低壓差電壓、輸出和(he)輸入。基於傳輸元(yuan)件(jian) (NMOS) LDO 的好處是(shi)穩壓器(qi)的輸(shu)出(chu)位於晶體管(guan)的源(yuan)極(ji)中。此外，NMOS 進(jin)入源(yuan)極跟隨(sui)器(qi)配(pei)置(zhi)。

電(dian)壓參考

該(gai)元(yuan)素指的是(shi)任何(he)穩壓器(qi)的起(qi)點，因(yin)為(wei)它(ta)設置(zhi)了(le)誤(wu)差放大器(qi)的工(gong)作(zuo)點。此(ci)外，您可以(yi)使用(yong)帶隙(xi)型電壓基準——因為(wei)它(ta)允(yun)許(xu)在低電(dian)源(yuan)電(dian)壓下工作。

輸(shu)出(chu)電(dian)容

在負載瞬(shun)變(bian)的情(qing)況下(xia)，輸(shu)出電(dian)容器(qi)使 LDO 能(neng)夠移(yi)動負載內(nei)的電(dian)流(liu)，並且誤(wu)差放大器(qi)被(bei)置(zhi)位。

此外，電(dian)容器(qi)的 ESR 發(fa)揮(hui)著(zhe)巨(ju)大(da)的作(zuo)用(yong)，因(yin)為(wei)它(ta)限制(zhi)了(le)從(cong)電容器(qi)流(liu)入負(fu)載的電(dian)壓。因此，如果(guo)您使用(yong)的是(shi) ESR 範圍(wei)（10 到 300m 歐姆）的 1µF 電(dian)容(rong)器(qi)，則(ze)可以(yi)使用(yong)以(yi)下電(dian)容(rong)器(qi)類型：

• 低 ESR 鉭(tan)電(dian)容器(qi)

• 陶瓷電(dian)容(rong)器(qi)

• 高分子電解電容(rong)器(qi)

回饋(kui)

此元(yuan)素可幫(bang)助您按比(bi)例(li)降(jiang)低輸出電(dian)壓。此外，它(ta)還允(yun)許(xu)使用(yong)誤(wu)差放大器(qi)在參考電壓和(he)輸出(chu)電(dian)壓之(zhi)間進(jin)行比(bi)較(jiao)。

LDO 的特(te)點(dian)

1. 低噪(zao)聲穩壓器(qi)可以(yi)輸出(chu)穩定(ding)的電(dian)壓。它(ta)在不受(shou)輸(shu)入電(dian)壓變(bian)化影響(xiang)的情(qing)況下(xia)執行(xing)此(ci)操作。因(yin)此(ci)，LDO 非常適合為(wei)容易(yi)產(chan)生(sheng)噪聲的設(she)備提(ti)供(gong)電(dian)壓。

2. 該(gai)設備需要(yao)壹些(xie)外部(bu)元(yuan)件(jian)（電阻(zu)器(qi)或電容器(qi)）。

3. LDO 具有電(dian)流(liu)限制(zhi)功(gong)能，可防(fang)止系(xi)統(tong)過(guo)熱。

4. LDO 具有輸(shu)出(chu)放電電路(lu)，有助於快速放電並將輸(shu)出端(duan)電(dian)壓降至接(jie)近IC GND 的位置。

5. 該(gai)器(qi)件(jian)具有熱(re)關(guan)斷(duan)功能，有助於避免損(sun)壞(huai)和(he)劣化。

LDO 如何(he)工作？

LDO 的主(zhu)要(yao)組件(jian)是(shi)參考電壓源、傳輸元(yuan)件(jian)和(he)誤(wu)差放大器(qi)。傳輸(shu)元(yuan)件(jian)是(shi) P 溝道 FET 或 N 溝道。因此，它(ta)首(shou)先將輸入電(dian)壓施(shi)加到傳輸元(yuan)件(jian)（N 溝道晶體管(guan)）。 

然(ran)後(hou)，晶體(ti)管(guan)工(gong)作在線性區(qu)域以降(jiang)低(di)輸(shu)入電(dian)壓。這個過(guo)程壹直持(chi)續(xu)到輸入電(dian)壓達(da)到首(shou)選(xuan)輸(shu)出(chu)電(dian)壓。此時，誤(wu)差放大器(qi)會識別產(chan)生(sheng)的輸(shu)出(chu)電壓。之(zhi)後(hou)，誤(wu)差放大器(qi)將比(bi)較(jiao)兩(liang)個參數（輸出(chu)和(he)參考電壓）。

此外，誤(wu)差放大器(qi)會將(jiang) FET 的柵極更改為(wei)正(zheng)確的工(gong)作(zuo)點。因(yin)此，它(ta)有助於確保輸(shu)出(chu)具有準(zhun)確的電(dian)壓。因此，當輸入電(dian)壓發(fa)生(sheng)變(bian)化時，誤(wu)差放大器(qi)會調(tiao)整 FET 以獲得(de)恒定(ding)的輸(shu)出(chu)電壓。

當操作條(tiao)件(jian)處於穩定(ding)狀(zhuang)態(tai)時會(hui)發(fa)生(sheng)什(shen)麽？那麽(me)，LDO 將(jiang)充當壹個簡單(dan)的電(dian)阻(zu)器(qi)。此外，您可以(yi)使用(yong)其(qi)啟(qi)用(yong)引(yin)腳(jiao)打(da)開(kai)或關(guan)閉穩壓器(qi)。此功(gong)能可幫(bang)助用(yong)戶(hu)避(bi)免使(shi)用(yong)電(dian)池 - 當 LDO 未使(shi)用(yong)時。

何(he)時使(shi)用(yong) LDO？

1. 如(ru)果(guo)您的輸(shu)入電(dian)壓範圍(wei)很寬(kuan)，則(ze) LDO 是(shi)理想的選(xuan)擇(ze)。但(dan)是(shi)，必須(xu)考慮從(cong)電(dian)源(yuan)獲得(de)穩定(ding)的電(dian)壓輸出。此外，您無(wu)需調(tiao)整反(fan)饋(kui)回路中的PWM信號(hao)。這是(shi)因為(wei)組件(jian)不需要(yao)反(fan)饋(kui)到開關(guan)元(yuan)件(jian)。

2. 當您需要(yao)系(xi)統(tong)具有恒(heng)定(ding)的輸(shu)出(chu)功率(lv)時，您可以(yi)使用(yong) LDO，而(er)不管(guan)輸(shu)入電(dian)壓降如何。

3. LDO 還(hai)可用(yong)於降低輸出(chu)以(yi)匹(pi)配(pei)首(shou)選(xuan)輸(shu)出(chu)電(dian)壓。

其他高級 LDO 電路

高級 LDO 旨在提(ti)供(gong)用(yong)戶(hu)可選(xuan)擇(ze)的參考電壓。此功能使(shi)設(she)備可編(bian)程。

通(tong)常，LDO 可以(yi)將高頻旁路到地。這壹切都歸功於輸出對角(jiao)線的並聯電容器(qi)。但(dan)電路(lu)設計(ji)人員更關(guan)註(zhu)過(guo)濾(lv)多級(ji)穩壓器(qi)的輸(shu)出(chu)。遺憾(han)的是(shi)，他們並不關(guan)註(zhu)輸入過(guo)濾(lv)。

因此(ci)，您可以(yi)使用(yong)EMI濾(lv)波(bo)器(qi)來(lai)提(ti)升(sheng) LDO 。這樣，您的設(she)備將符合(he) EMC/CISPR 標準。有(you)趣(qu)的是(shi)，此功(gong)能對於使用(yong)開(kai)關(guan)穩壓器(qi)產(chan)生(sheng)高次(ci)諧(xie)波(bo)至關(guan)重要(yao)。

此外，您還可以(yi)添加(jia)其(qi)他必要(yao)的方(fang)面(mian)來(lai)改善系(xi)統(tong)（模擬和(he)數字）的配(pei)電(dian)。

選(xuan)擇(ze) LDO 的重要(yao)參數

以下(xia)是(shi)選(xuan)擇(ze) LDO 之(zhi)前需要(yao)考慮(lv)的重要(yao)參數：

負載調(tiao)節(jie)

該(gai)參數是(shi)指電路(lu)在不同(tong)負(fu)載條件(jian)下保(bao)持特定(ding)輸(shu)出(chu)電(dian)壓的能(neng)力。

負載調(tiao)節(jie)率(lv)= ∆Vout/ ∆Iout

靜(jing)態電(dian)流(liu)

靜止是(shi)壹種休眠狀(zhuang)態(tai)。因此(ci)，靜(jing)態電流(liu)是(shi)指系(xi)統(tong)在待機(ji)模(mo)式(shi)下(xia)消(xiao)耗(hao)電(dian)流(liu)。此外，這只發(fa)生(sheng)在電池(chi)連(lian)接(jie)到您的設(she)備時。 

瞬(shun)態響(xiang)應

瞬(shun)態響(xiang)應描(miao)述了(le)負(fu)載電流(liu)階躍(yue)變(bian)化的最(zui)高允(yun)許(xu)輸出電壓差。您也(ye)可以(yi)調(tiao)用(yong)線路(lu)階躍(yue)響應。此參數是(shi)以下(xia)函(han)數：

最(zui)大(da)負(fu)載電流(liu) (I out max )

輸出電(dian)容(rong)的 ESR

輸(shu)出(chu)電容(rong)值 (C out )

旁路電容器(qi) (C b )

瞬(shun)態響(xiang)應方(fang)程為(wei)：

∆Vtr, max = (Iout, max / Cout + Cb) ∆t1 + ∆VESR

線路(lu)調(tiao)節(jie)

線路(lu)調(tiao)節(jie)是(shi)電路(lu)在不同(tong)輸(shu)入電(dian)壓下保持特(te)定(ding)輸(shu)出(chu)電(dian)壓的能(neng)力。您可以(yi)將其(qi)表(biao)示為(wei)：

線路(lu)調(tiao)整率= ∆Vout / ∆Vin 

PSRR（電源抑制(zhi)比(bi)）

LDO 的 PSSR 是(shi)設備可以(yi)丟棄(qi) AC 元(yuan)素的時間。交流(liu)元(yuan)件(jian)的壹個很好的例(li)子是(shi)紋波(bo)電(dian)壓。所以(yi)，妳可以(yi)用(yong)下(xia)面(mian)的等(deng)式(shi)來(lai)表(biao)達(da)它(ta)：

PSRR (dB) = 20 log (Vripple (in)/ Vripple (out))

LDO電路(lu)的應(ying)用(yong)

您可以(yi)在以下(xia)應(ying)用(yong)中使用(yong) LDO 電(dian)路：

• 高效(xiao)線性電源(yuan)

• 電腦(nao)

• SMPS 後(hou)置穩壓器(qi)和(he) DC/DC 模塊(kuai)

• 無(wu)線和(he)有線通(tong)信

• 汽車應(ying)用(yong)

• 電(dian)池供(gong)電(dian)設(she)備

• VPP 調(tiao)節(jie)/PCMCIA VCC

• 工(gong)業(ye)應(ying)用(yong)

• 數(shu)字核(he)心(xin)供(gong)應(ying)

最(zui)後(hou)的話(hua)

LDO 電路(lu)在電子工業(ye)中扮(ban)演(yan)著(zhe)重要(yao)的角(jiao)色(se)。畢(bi)竟(jing)，大(da)多(duo)數(shu)電源需要(yao)線性穩壓器(qi)來(lai)獲(huo)得(de)首(shou)選(xuan)電(dian)壓。因此，該(gai)器(qi)件(jian)非常適合需要(yao)恒定(ding)輸(shu)出(chu)功(gong)率(lv)而(er)不管(guan)輸(shu)入電(dian)壓降如何的項(xiang)目(mu)。

此(ci)外，您可以(yi)參考電路(lu)圖(tu)來(lai)了(le)解主要(yao)組件(jian)。您對 LDO 穩壓器(qi)有何(he)看法？請(qing)隨(sui)時與(yu)我(wo)們(men)聯系(xi)以獲(huo)取更多(duo)信息。