您是否正在為您的PCB設(shè)計電源調(diào)節(jié)策略？或者您正在為您的電路板創(chuàng)建自定義電源？如果是，那么思考控制發(fā)送到組件的功率的最佳方法至關(guān)重要。這適用——尤其是當(dāng)您處理高速數(shù)字系統(tǒng)時。那么，電源重要嗎？無論您是從線路電壓還是從電池供電——將輸入功率控制到系統(tǒng)的最佳水平都是相關(guān)的。例如，如果您使用電池供電，LDO 電路將是理想的選擇。這是因為線性穩(wěn)壓器提供了足夠的電壓。此外，它提供了來自輸入電壓的較低穩(wěn)定電壓。

也就是說，我們將通過重點(diǎn)介紹 LDO 的元素、工作原理、應(yīng)用程序等來更多地討論 LDO。

讓我們開始！

什么是 LDO？

LDO 是一個首字母縮寫詞，意思是 Low Dropout。您也可以將其稱為飽和或低損耗類型的線性穩(wěn)壓器。它在輸入和輸出電壓電源之間的低 PD（電位差）下工作。

LDO 穩(wěn)壓器只能接受比首選輸出電壓稍大的輸入電壓。這是因為該設(shè)備是具有可變輸入電壓的降壓 DC-DC 轉(zhuǎn)換器。因此，壓差是指連接輸入和首選輸出電壓或電源輸入的最小差異。

此外，無論該器件的低功率效率如何，它都可以在約 1V 的低壓差下穩(wěn)定運(yùn)行。線性穩(wěn)壓器還可以提供具有穩(wěn)定和恒定輸出的不同電壓電平。

此外，LDO 的輸出電壓與電池的放電、溫度、功率損耗和負(fù)載阻抗無關(guān)。例如，您的鋰離子電池的輸入電源范圍為 2.7V 至 4.2V。2.7V 表示完全放電的電池，而 4.7V 表示充滿電的電池。因此，如果您的電池電壓降至 3V 以下，LDO 可以將您的輸出保持在 2.5V。

LDO 穩(wěn)壓器的組成部分是什么？

LDO 的元素或關(guān)鍵組件包括：

誤差放大器

如果您計劃設(shè)計 LDO 的誤差放大器，那么盡可能降低電流至關(guān)重要。為什么？因為傳輸晶體管的柵極電容很大。因此，放大器的輸出電阻應(yīng)該非常低。

此外，誤差放大器有兩個輸入。第一個是分壓器將輸出電壓按比例降低時。然后，接下來是參考電壓。因此，當(dāng)它完成比較兩個輸入時，誤差放大器將修改傳輸元件的電阻。

傳遞元素

誤差放大器驅(qū)動反饋回路內(nèi)的傳遞元件。傳輸元件有助于將電壓從輸入轉(zhuǎn)移到負(fù)載中。此外，您可以使用 NMOS 和 PMOS 作為通路元件。

當(dāng)您仔細(xì)觀察電路時，您會注意到 V o(s)連接到 V 1(s)。此外，PMOS 晶體管需要最低電壓才能正確調(diào)節(jié)并保持潮濕。

并且最小的漏源電壓V 2(s)負(fù)責(zé)給出最小的電壓。但是，重要的是要注意 PMOS 傳輸元件對于極低電壓設(shè)備并不理想。

此外，您可以使用 NMOS 晶體管獲得低壓差電壓、輸出和輸入。基于傳輸元件 (NMOS) LDO 的好處是穩(wěn)壓器的輸出位于晶體管的源極中。此外，NMOS 進(jìn)入源極跟隨器配置。

電壓參考

該元素指的是任何穩(wěn)壓器的起點(diǎn)，因為它設(shè)置了誤差放大器的工作點(diǎn)。此外，您可以使用帶隙型電壓基準(zhǔn)——因為它允許在低電源電壓下工作。

輸出電容

在負(fù)載瞬變的情況下，輸出電容器使 LDO 能夠移動負(fù)載內(nèi)的電流，并且誤差放大器被置位。

此外，電容器的 ESR 發(fā)揮著巨大的作用，因為它限制了從電容器流入負(fù)載的電壓。因此，如果您使用的是 ESR 范圍（10 到 300m 歐姆）的 1μF 電容器，則可以使用以下電容器類型：

• 低 ESR 鉭電容器

• 陶瓷電容器

• 高分子電解電容器

回饋

此元素可幫助您按比例降低輸出電壓。此外，它還允許使用誤差放大器在參考電壓和輸出電壓之間進(jìn)行比較。

LDO 的特點(diǎn)

1. 低噪聲穩(wěn)壓器可以輸出穩(wěn)定的電壓。它在不受輸入電壓變化影響的情況下執(zhí)行此操作。因此，LDO 非常適合為容易產(chǎn)生噪聲的設(shè)備提供電壓。

2. 該設(shè)備需要一些外部元件（電阻器或電容器）。

3. LDO 具有電流限制功能，可防止系統(tǒng)過熱。

4. LDO 具有輸出放電電路，有助于快速放電并將輸出端電壓降至接近IC GND 的位置。

5. 該器件具有熱關(guān)斷功能，有助于避免損壞和劣化。

LDO 如何工作？

LDO 的主要組件是參考電壓源、傳輸元件和誤差放大器。傳輸元件是 P 溝道 FET 或 N 溝道。因此，它首先將輸入電壓施加到傳輸元件（N 溝道晶體管）。 

然后，晶體管工作在線性區(qū)域以降低輸入電壓。這個過程一直持續(xù)到輸入電壓達(dá)到首選輸出電壓。此時，誤差放大器會識別產(chǎn)生的輸出電壓。之后，誤差放大器將比較兩個參數(shù)（輸出和參考電壓）。

此外，誤差放大器會將 FET 的柵極更改為正確的工作點(diǎn)。因此，它有助于確保輸出具有準(zhǔn)確的電壓。因此，當(dāng)輸入電壓發(fā)生變化時，誤差放大器會調(diào)整 FET 以獲得恒定的輸出電壓。

當(dāng)操作條件處于穩(wěn)定狀態(tài)時會發(fā)生什么？那么，LDO 將充當(dāng)一個簡單的電阻器。此外，您可以使用其啟用引腳打開或關(guān)閉穩(wěn)壓器。此功能可幫助用戶避免使用電池 - 當(dāng) LDO 未使用時。

何時使用 LDO？

1. 如果您的輸入電壓范圍很寬，則 LDO 是理想的選擇。但是，必須考慮從電源獲得穩(wěn)定的電壓輸出。此外，您無需調(diào)整反饋回路中的PWM信號。這是因為組件不需要反饋到開關(guān)元件。

2. 當(dāng)您需要系統(tǒng)具有恒定的輸出功率時，您可以使用 LDO，而不管輸入電壓降如何。

3. LDO 還可用于降低輸出以匹配首選輸出電壓。

其他高級 LDO 電路

高級 LDO 旨在提供用戶可選擇的參考電壓。此功能使設(shè)備可編程。

通常，LDO 可以將高頻旁路到地。這一切都?xì)w功于輸出對角線的并聯(lián)電容器。但電路設(shè)計人員更關(guān)注過濾多級穩(wěn)壓器的輸出。遺憾的是，他們并不關(guān)注輸入過濾。

因此，您可以使用EMI濾波器來提升 LDO 。這樣，您的設(shè)備將符合 EMC/CISPR 標(biāo)準(zhǔn)。有趣的是，此功能對于使用開關(guān)穩(wěn)壓器產(chǎn)生高次諧波至關(guān)重要。

此外，您還可以添加其他必要的方面來改善系統(tǒng)（模擬和數(shù)字）的配電。

選擇 LDO 的重要參數(shù)

以下是選擇 LDO 之前需要考慮的重要參數(shù)：

負(fù)載調(diào)節(jié)

該參數(shù)是指電路在不同負(fù)載條件下保持特定輸出電壓的能力。

負(fù)載調(diào)節(jié)率= ?Vout/ ?Iout

靜態(tài)電流

靜止是一種休眠狀態(tài)。因此，靜態(tài)電流是指系統(tǒng)在待機(jī)模式下消耗電流。此外，這只發(fā)生在電池連接到您的設(shè)備時。 

瞬態(tài)響應(yīng)

瞬態(tài)響應(yīng)描述了負(fù)載電流階躍變化的最高允許輸出電壓差。您也可以調(diào)用線路階躍響應(yīng)。此參數(shù)是以下函數(shù)：

最大負(fù)載電流 (I out max )

輸出電容的 ESR

輸出電容值 (C out )

旁路電容器 (C b )

瞬態(tài)響應(yīng)方程為：

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

線路調(diào)節(jié)

線路調(diào)節(jié)是電路在不同輸入電壓下保持特定輸出電壓的能力。您可以將其表示為：

線路調(diào)整率= ?Vout / ?Vin 

PSRR（電源抑制比）

LDO 的 PSSR 是設(shè)備可以丟棄 AC 元素的時間。交流元件的一個很好的例子是紋波電壓。所以，你可以用下面的等式來表達(dá)它：

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

LDO電路的應(yīng)用

您可以在以下應(yīng)用中使用 LDO 電路：

• 高效線性電源

• 電腦

• SMPS 后置穩(wěn)壓器和 DC/DC 模塊

• 無線和有線通信

• 汽車應(yīng)用

• 電池供電設(shè)備

• VPP 調(diào)節(jié)/PCMCIA VCC

• 工業(yè)應(yīng)用

• 數(shù)字核心供應(yīng)

最后的話

LDO 電路在電子工業(yè)中扮演著重要的角色。畢竟，大多數(shù)電源需要線性穩(wěn)壓器來獲得首選電壓。因此，該器件非常適合需要恒定輸出功率而不管輸入電壓降如何的項目。

此外，您可以參考電路圖來了解主要組件。您對 LDO 穩(wěn)壓器有何看法？請隨時與我們聯(lián)系以獲取更多信息。