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(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 Pin 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； 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。