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何为LDO（low dropout regulator） - 知乎

何为LDO（low dropout regulator） - 知乎首发于电子和AI切换模式写文章登录/注册何为LDO（low dropout regulator）EE林也是E_林；关注AI,硬件，新媒体笔者E林转至我的公众号一、前言在一个电路板中，我们会用到各式各样的电压，一般我们获取这些电压的途径无非3点，一个从外部引入，做滤波隔离处理；另一个则是电路板内部转换，内部转换无非就是用电源芯片管理芯片来转换所需要的电压。一般我们使用的电源管理芯片无非就是LDO和DC-DC 今天我们来聊聊的是LDO。LDO=low dropout regulator，低压差+线性+稳压器。 “低压差”：输出压降比较低，例如输入3.3V，输出可以达到3.2V。 “线性”：LDO内部的MOS管工作于线性电阻。 “稳压器”说明了LDO的用途是用来给电源稳压。由于一般的LDO封装都比DC-DC小的多，并且成本也低得多，因此在很多产所中，我们会使用到LDO来转换我们所需要的电压，当然在选择使用LDO的前提下，是需要满足对噪声的反应和耗电等基本要求的。一片spx1117m3-3.3只需要5毛钱左右，而一片TPS5430则需要5块钱，可见LDO的成本是低的很多的。由上图可以看出，LDO的使用和型号特点；一般的LDO芯片均为一个输入、一个输出、一个使能、一个地，而不像DC-DC电源芯片一样，还需要通过外设的电阻来得到输出电压。型号命名特点，则是芯片型号中，就自带有了输出电压，因此在选型的时候，方便了不少。以上两点也是你们以后区别电源芯片是DC-DC还是LDO的重要依据。这段比较晦涩，但是却是选型LDO的重要点：你们选择地看吧在大多数应用中,LDO 主要用于将灵敏的负载与有噪声的电源相隔离。与开关稳压器不同,线性稳压器会在通路晶体管或MOSFET(用来调节和保持输出电压来达到所需的精度)中造成功率耗散。因此,就效率而言,LDO 的功率耗散会是一个显著劣势,并可能导致热问题。所以, 设计工程师需要通过尽可能降低 LDO 功率耗散,来提升系统效率和避免热复杂性,这一点很重要。二、从LDO芯片内部结构来分析上图中看出了LDO芯片，内部为一个P-MOS+一个运放+2个电阻因此LDO核心架构：P-MOS+运放，通过芯片内部已经设置好的电阻来达到调节P-MOS的输出，而得到该芯片的输出电压。LDO工作原理就一句话：通过运放调节P-MOS的输出。三、几个重要参数一般来说，看到这里，你基本可以算是入门了，普通的选型工作也足够应付。下面来聊聊一些LDO的参数，有助于根基的稳固。压差压差(VDROPOUT)是指输入电压进一步下降而造成 LDO 不再能进行调节时的输入至输出电压差。裕量电压裕量电压是指 LDO 满足其规格所需的输入至输出电压差。效率LDO 的效率由接地电流和输入/输出电压确定: 若需获得较高的效率,必须最大程度地降低裕量电压和接地电流。此外,还必须最大程度地缩小输入和输出之间的电压差。输入至输出电压差是确定效率的内在因素,与负载条件无关。例如,采用 5 V 电源供电时,3.3 V LDO 的效率从不会超过 66%,但当输入电压降至 3.6 V 时,其效率将增加到最高 91.7%。LDO 的功耗为(VIN – VOUT) × IOUT。如果你觉得得笔者的文章对你有帮助，赏个鸡腿吃吃欢迎关注我的公众号http://weixin.qq.com/r/Fi-QyEzEgBH-rQir93oE (二维码自动识别)资源下载：在公众号后台回复：下载|郭天祥十天学会FPGA(cpld)视频下载|Cadence17.0下载|于博士Cadence视频教学下载|Altium Designer（AD）合集下载|FPGAs For Dummies下载|《爱上制作：75个最棒的制作项目》下载|Verilog数字系统设计教程(第2版)下载|《电路》下载|小米发布会PPT编辑于 2018-07-06 09:11电源硬件工程师赞同 22221 条评论分享喜欢收藏申请转载文章被以下专栏收录电子和AI聊一些电子和最新科

DC-DC和LDO原理和区别 - 知乎

DC-DC和LDO原理和区别 - 知乎切换模式写文章登录/注册DC-DC和LDO原理和区别北京稳固得电子模块电源设计制造专家LDO：LOW DROPOUT VOLTAGE LDO(是low dropout voltage regulator的缩写，整流器)，低压差线性稳压器，故名思意，为线性的稳压器，仅能使用在降压应用中，也就是输出电压必需小于输入电压。优点：稳定性好，负载响应快，输出纹波小。缺点：效率低，输入输出的电压差不能太大。负载不能太大，目前最大的LDO为5A(但要保证5A的输出还有很多的限制条件)DC/DC：直流电压转直流电压。严格来讲，LDO也是DC/DC的一种，但目前DC/DC多指开关电源，具有很多种拓扑结构，如BUCK，BOOST等。优点：效率高，输入电压范围较宽。缺点：负载响应比LDO差，输出纹波比LDO大。那么，DC/DC和LDO的区别是什么？DC/DC转换器一般由控制芯片，电感线圈，二极管，三极管，电容构成。DC/DC转换器为转变输入电压后有效输出固定电压的电压转换器。DC/DC转换器分为三类：升压型DC/DC转换器、降压型DC/DC转换器以及升降压型DC/DC转换器。根据需求可采用三类控制。PWM控制型效率高并具有良好的输出电压纹波和噪声。PFM控制型即使长时间使用，尤其小负载时具有耗电小的优点。PWM/PFM转换型小负载时实行PFM控制，且在重负载时自动转换到PWM控制。目前DC-DC转换器广泛应用于手机、MP3、数码相机、便携式媒体播放器等产品中。DC-DC简述原理：其实内部是先把DC直流电源转变为交流电电源AC。通常是一种自激震荡电路，所以外面需要电感等分立元件。然后在输出端再通过积分滤波，又回到DC电源。由于产生AC电源，所以可以很轻松的进行升压跟降压。两次转换，必然会产生损耗，这就是大家都在努力研究的如何提高DC-DC效率的问题。对比：1、DCtoDC包括boost(升压)、buck(降压)、Boost/buck(升/降压)和反相结构，具有高效率、高输出电流、低静态电流等特点，随着集成度的提高，许多新型DC-DC转换器的外围电路仅需电感和滤波电容；但该类电源控制器的输出纹波和开关噪声较大、成本相对较高。2、LDO：低压差线性稳压器的突出优点是具有最低的成本，最低的噪声和最低的静态电流。它的外围器件也很少，通常只有一两个旁路电容。新型LDO可达到以下指标：30μV输出噪声、60dBPSRR、6μA静态电流及100mV的压差。LDO简述原理：线性稳压器能够实现这些特性的主要原因在于内部调整管采用了P沟道场效应管，而不是通常线性稳压器中的PNP晶体管。P沟道的场效应管不需要基极电流驱动，所以大大降低了器件本身的电源电流；另一方面，在采用PNP管的结构中，为了防止PNP晶体管进入饱和状态降低输出能力，必须保证较大的输入输出压差；而P沟道场效应管的压差大致等于输出电流与其导通电阻的乘积，极小的导通电阻使其压差非常低。当系统中输入电压和输出电压接近时，LDO是最好的选择，可达到很高的效率。所以在将锂离子电池电压转换为3V电压的应用中大多选用LDO，尽管电池最后放电能量的百分之十没有使用，但是LDO仍然能够在低噪声结构中提供较长的电池寿命。便携电子设备不管是由交流市电经过整流(或交流适配器)后供电，还是由蓄电池组供电，工作过程中，电源电压都将在很大范围内变化。比如单体锂离子电池充足电时的电压为4.2V，放完电后的电压为2.3V，变化范围很大。各种整流器的输出电压不仅受市电电压变化的影响，还受负载变化的影响。为了保证供电电压稳定不变，几乎所有的电子设备都采用稳压器供电。小型精密电子设备还要求电源非常干净(无纹波、无噪声)，以免影响电子设备正常工作。为了满足精密电子设备的要求，应在电源的输入端加入线性稳压器，以保证电源电压恒定和实现有源噪声滤波。一、LDO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(PNP晶体管，注：实际应用中，此处常用的是P沟道场效应管)、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Uin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(Uout*R2/(R1+R2))相比较，两者的差值经放大器A放大后.Uout=(U+-U-)*A注A為比較放大器的倍數，)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Uref与取样电压Uin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。二、低压差线性稳压器的主要参数1.输出电压(OutputVoltage)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(MaximumOutputCurrent)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(DropoutVoltage)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(GroundPinCurrent)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(LoadRegulation)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2-1OutputVoltage&OutputCurrent(2-1)式中△Vload—负载调整率Imax—LDO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(LineRegulation)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2-2OutputVoltage&InputVoltage(2-2)式中△Vline—LDO线性调整率Vo—LDO名义输出电压Vmax—LDO最大输入电压△V—LDO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。三、LDO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)典型应用四、DC-DC应当可以这样理解：DCDC的意思是直流变(到)直流(不同直流电源值的转换)，只要符合这个定义都可以叫DCDC转换器，包括LDO。但是一般的说法是把直流变(到)直流由开关方式实现的器件叫DCDC。DC-DC转换器包括升压、降压、升/降压和反相等电路。DC-DC转换器的优点是效率高、可以输出大电流、静态电流小。随著集成度的提高，许多新型DC-DC转换器仅需要几只外接电感器和滤波电容器。但是，这类电源控制器的输出脉动和开关噪音较大、成本相对较高。近几年来，随著半导体技术的发展，表面贴装的电感器、电容器、以及高集成度的电源控制芯片的成本不断降低，体积越来越小。由於出现了导通电阻很小的MOSFET可以输出很大功率，因而不需要外部的大功率FET。例如对于3V的输入电压，利用芯片上的NFET可以得到5V/2A的输出。其次，对于中小功率的应用，可以使用成本低小型封装。另外，如果开关频率提高到1MHz，还能够降低成本、可以使用尺寸较小的电感器和电容器。有些新器件还增加许多新功能，如软启动、限流、PFM或者PWM方式选择等。总的来说，升压是一定要选DCDC的，降压，是选择DCDC还是LDO，要在成本，效率，噪声和性能上比较。五、LDO与DC/DC对比首先从效率上说，DC/DC的效率普遍要远高于LDO，这是其工作原理决定的。其次，DC/DC有Boost，Buck，Boost/Buck，(有人把ChargePump也归为此类)；而LDO只有降压型。再次，也是很重要的一点，DC/DC因为其开关频率的原因导致其电源噪声很大，远比LDO大的多，大家可以关注PSRR这个参数.所以当考虑到比较敏感的模拟电路时候，有可能就要牺牲效率为保证电源的纯净而选择LDO。还有，通常LDO所需要的外围器件简单，占面积小，而DC/DC一般都会要求电感，二极管，大电容，有的还会要MOSFET，特别是Boost电路，需要考虑电感的最大工作电流，二极管的反向恢复时间，大电容的ESR等等，所以从外围器件的选择来说比LDO复杂，而且占面积也相应的会大很多。发布于 2021-02-04 08:31电源开关电源赞同 591 条评论分享喜欢收藏申请

一文搞懂LDO基础知识 - 知乎

一文搞懂LDO基础知识 - 知乎切换模式写文章登录/注册一文搞懂LDO基础知识软磨硬泡同名微信公众号：软磨硬泡

——分享硬件开发学习笔记三炮儿每周二早七点分享/更新一篇硬件开发学习笔记学习分享以助能力增长♥经验交流以期跻身一流目录1. LDO是什么？2. LDO工作原理—以PMOS型为例3. LDO的主要参数4. LDO选型设计5. PCB Layout设计 6. LDO的特点✍LDO作为电子产品中使用最多的电源芯片之一，它具有低压差、纹波噪声小等特点。1. LDO是什么？无论是上拉还是下拉电阻，本质都是电子元器件中的一个常用器件：电阻；LDO是低压差线性稳压器“Low Dropout Regulator”的英文缩写；顾名思义，三炮儿是这样理解的，低压差：输入电压与输出电压的差值低；线性：指的是MOS基本工作在线性区，即可变电阻区；稳压：当输入电压VIN在正常范围内时，输出电压VOUT都稳定在一个我们需要的固定电压值；举个栗子，输入电压VIN为1.6~5.5V，输出电压VOUT始终保持在1.2V。LDO Typical Applications从上图可以看出，LDO的使用方式简单，只需在外围加几颗电容；但它能构建低噪声电源为敏感电路供电。LDO的外围电路应简单，与其构造原理密不可分。2. LDO工作原理—以PMOS型为例从拓扑图可以看出LDO内部主要由几个部件构成：基准参考电压源、误差放大器、分压取样电阻(构成反馈网络)，以及调整元件；其核心是调整元件（MOSFET/晶体管）和误差放大器。输出电压的计算公式为VOUT = VREF×（1+R0/R1）乍一看公式，输出电压的大小与输入电压的大小无关，但其实并不是无关的，需要满足一定的压差和耐压。前面说了，LDO的作用更是稳定一个固定电压值输出，若负载导致输出电压变化，LDO是怎样将输出电压稳定在固定值的呢？LDO的反馈调整稳压过程请参考下图当输出电压VOUT因负载功耗变化而减小，分压取样电阻R1所分配的电压VR1减小，即误差放大器正相端电压V+减小，V+与基准参考电压VREF的差值减小，误差放大器的输出也随之减小，使G极电压VG减小，G极与S极的电压差VGS也减小，即压差绝对值|VGS|增大，电流Isd增大，VOUT随之增加；以上是一次反馈调整过程，经过不停调整使VOUT稳定在设定值。VOUT↓ ->VR1↓ ->V+↓ ->VG↓ -> |VGS| ↑ ->Isd↑ ->VOUT ↑有些LDO的工作状态是被设计在恒流区的仍以PMOS为例说明，请参考下图如果VOUT 减小，根据基尔霍夫电压定律，在整个回路中，VIN -VOUT =VSD，即 VIN -VOUT = -VDS，当VOUT 减小时，则 (-VDS)随之增大，工作点由A点移向B点，当VOUT 减小的同时，VR1随之减小，即V+减小；V+与基准参考电压VREF的差值减小，误差放大器的输出也随之减小，使G极电压VG减小，G极与S极的电压差VGS也减小，工作点由B点移向C点，即ID 增大（Isd增大），Vout 增大。除了PMOS型架构LDO，还有NMOS型，NPN型晶体管、PNP晶体管型。3. LDO的主要参数3.1 压降Vdrop压降电压 Vdrop是指为实现正常稳压，输入电压 VIN必须高出所需输出电压 VOUT 的最小压差，其最小压差是由其架构和工艺决定的，现在的的 LDO 一般采用 CMOS 工艺，压降大大降低，通常为数百毫伏。3.2 输入电压VIN通常指 LDO 正常工作的输入电压范围，其范围在LDO 正常工作的最低输入电压和最大能承受的电压之间。3.3 输出电压VOUT固定输出电压型的LDO，一般把反馈环路（分压取样电阻）内置，常见的输出电压值有 1.2V、1.5V、1.8V、2.5V、3.3V 等；此外也有输出电压可调型的LDO，一般通过外部反馈电阻，将输出电压调整到期望值3.4 输出电流 IOUTLDO 正常工作是的最大输出电流3.5 线性调整率LDO输入变化对输出的影响，即在负载一定的情况下，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。计算公式如下：3.6 负载调整率一般指在给定负载变化下的输出电压的变化，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。计算公式如下：3.7 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，它是输出电容及其等效串联电阻和旁路电容的函数；其中输出电容的作用是提高负载瞬态响应的能力，也起到了高频旁路的作用。3.8 PSRR-电源抑制比PSRR 是一个尤为重要的技术参数，在许多 LDO 规格书中都会列出。它表征了特定频率的干扰信号从 LDO 输入衰减到输出的程度，线性调整率只有在直流电时才需要考虑，但是电源抑制比必须在宽频率范围上考虑，PSRR是一个用来描述输出信号受电源影响的参量，PSRR越大，输出信号受到电源的影响越小。3.9 噪声理想的 LDO 能生成没有交流元件的电压轨。实际应用时，LDO 本身也会向其他电子元器件一样产生噪声。3.10 输出电压VOUT静态电流静态电流 IQ 是系统处于待机模式且在轻载或空载条件下所消耗的电流。此电流很小，但在对于大部分时间都处于待机或关机模式的应用，如智能手表等，静态电流将产生重大影响。3.11 工作温度工作温度指LDO的正常工作温度范围3.12 热参数结到环境空气热阻 (RθJA)是LDO 选型时需要考虑的最重要特性之一，热阻与封装大小有关，需结合压降、负载情况选择相应的封装工作环境温度+压降×输出电流×RθJA 不能超过产品或LDO的工作环境温度，一般还需要一定程度的降额。3.12 过流保护在有些应用场景需要限流保护，因此部分LDO有过流保护功能，一旦超过电流限制，输出电压不再进行调节。4. LDO选型设计选型时，首先要先明确自己的需求，还要进一步看清规格书中，某一良好指标所对应的其他参数要求，不然容易给自己挖坑。4.1 满足输入输出电压（最小压降）、输出电流外；4.2 还应根据具体使用场景着重考虑噪声、PSRR、温升等参数是否满足性能和降额要求；例如PLL锁相环，ADC、CMOS图像传感器等器件对噪声和PSRR的要求很高，有的图像传感器应用中，要求其供电LDO在800kHz频率点处的PSRR ＞45。关于PSRR：需要注意的是，有些LDO的PSRR乍一看很高，但针对的是低频场景，要看曲线图中需要考虑的频率点的PSRR，举一反三，其他参数可能也是如此。4.3 输入电容输入电容能不仅对调整器的输入进行滤波，还能抵消输入线较长时产生的寄生电感效应，防止电路产生自激振荡。一般，输入端采用2个以上电容并联设计，用来滤波、消除振荡作用。温度对电容特性的影响不可忽略，一般电容需要进行70%的降额，钽电容降额一般在50%。4.4 输出电容LDO的性能指标受输出电容的影响，其中，容值、ESR对电路频率响应的影响最为主要，输出电容及其ESR选择不当，容易引起电路的自激振荡；在电容选型时，要考虑温度对容值、ESR的影响，以保证在整个温度范围内电路都是稳定的。此外，LDO控制环路的带宽有限，可利用输出电容提供快速瞬变所需的大部分负载电流。1uF电容产生约90mV的负载瞬变10uF电容将负载瞬变降低至约80mV22uF电容将负载瞬变降低至约60mV在PCB单板面积允许的情况下，增加输入输出端的电容，以改善LDO PSRR、纹波等性能4.5 供应链关系考察供应商资质，主要涉及到价格、供货可持续性，以及物料可替代性等影响器件品控、成本和可持续交付的因素。5. PCB Layout 设计输入输出电容靠近相应管脚摆放；输入输出走线尽可能宽、可铺铜，尽可能短；输出电压可调LDO的外部反馈电阻靠反馈管脚放置；大的GND焊盘须打过孔以便散热，背面须开阻焊窗；输入输出的GND尽量汇接在一起单点接地，保持完整的回流6. LDO的特点6.1 外围电路简单，价格便宜相比DCDC转换器的应用需要电感、电容、电阻、二极管等外围器件，且布局也有讲究，LDO的应用设计简单，除了输入、输出端加上滤波电容，或者输出端增加并联电阻做假负载外，不需要其他外围器件；LDO芯片价格一般相对便宜，且外围电路简单，成本低。6.2 噪声低、纹波小其原理为线性调节不会产生开关噪声，噪声小、输出电压纹波小。6.3 效率较低LDO应用中要注意输入电压与输出电压差不能太大，否则效率会非常低，温升也增加大。LDO效率可通过η= Vout/Vin ×100%，比如，输入电压Vin为12V，输出电压Vout为3.3V，计算得出效率η=27.5%，效率很低。在LDO应用时时，尽量减小输入输出电压差，注意效率和温升。以上为三炮儿关于LDO的一些认识和理解，不足之处，请大牛不吝赐教，谢谢。END这里是软磨硬泡公众号，号主三炮儿的硬件开发学习笔记、经验分享学习分享以助能力增长，经验交流以期跻身一流编辑于 2023-11-27 22:22・IP 属地江苏硬件工程师赞同 22添加评论分享喜欢收藏申请

电子电路学习笔记（14）——LDO(低压差线性稳压器)_ldo电路-CSDN博客

电子电路学习笔记（14）——LDO(低压差线性稳压器)

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一、简介

LDO（low dropout regulator，低压差线性稳压器）。这是相对于传统的线性稳压器来说的。传统的线性稳压器，如78XX系列的芯片都要求输入电压要比输出电压至少高出2V~3V，否则就不能正常工作。但是在一些情况下，这样的条件显然是太苛刻了，如5V转3.3V，输入与输出之间的压差只有1.7v，显然这是不满足传统线性稳压器的工作条件的。针对这种情况，芯片制造商们才研发出了LDO类的电压转换芯片。

二、分类

PMOS LDO：常见的LDO是由P管构成的，由于LDO效率比较低，因此一般不会走大电流。 NMOS LDO：针对某些大电流低压差需求的场合，NMOS LDO应运而生。传统PNP LDO：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。传统NPN LDO：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。

三、工作原理

LDO=low dropout regulator，低压差+线性+稳压器。

低压差：输出压降比较低，例如输入3.3V，输出可以达到3.2V。线性： LDO内部的MOS管工作于线性电阻。稳压器：说明了LDO的用途是用来给电源稳压。

3.1 内部结构

以PMOS LDO为例：

LDO内部基本都是由4大部件构成，分别是分压取样电路、基准电压、误差放大电路和晶体管调整电路。

分压取样电路：通过电阻R1和R2对输出电压进行采集；基准电压：通过bandgap（带隙电压基准）产生的，目的是为了温度变化对基准的影响小；误差放大电路：将采集的电压输入到比较器反向输入端，与正向输入端的基准电压（也就是期望输出的电压）进行比较，再将比较结果进行放大；晶体管调整电路：把这个放大后的信号输出到晶体管的控制极（也就是PMOS管的栅极或者PNP型三极管的基极），从而这个放大后的信号（电流）就可以控制晶体管的导通电压了，这就是一个负反馈调节回路。

3.2 负反馈流程

以PMOS LDO为例：

反馈回路

当输出电压

V_{out}

Vout由于负载变化或其他原因电压下降时，两个串联分压电阻两端的电压也会下降，进而A点电压下降，A点的电位和基准电压

V_{REF}

VREF电位相比较，误差放大器会减小它的输出，使得PMOS管G极电压下降，PMOS管

V_{S}

VS电压不变，进而使得

∣

|V_{GS}|

∣VGS∣的压差增加（我们用Vgs和Vds的绝对值描述PMOS更直观），

I_{SD}

ISD会增加，输出电流

I_{out}

Iout增加就会使得输出电压

V_{out}

Vout上升，完成一次反馈控制，使得

V_{out}

Vout又回到正常电位。过程如下：

↓

—

↓

—

↓

—

↑

—

↑

V_{out}↓——>V_{A}↓——>V_{G}↓——>I_{out}↑——>V_{out}↑

Vout↓——>VA↓——>VG↓——>Iout↑——>Vout↑ 当输出电压

V_{out}

Vout增大时，A点电压

V_{A}

VA增大，放大器输出电压增加，PMOS管的G极电压

V_{G}

VG增大，

∣

|V_{GS}|

∣VGS∣减小，PMOS的输出电流

I_{SD}

ISD减小，输出电压

V_{out}

Vout减小。过程如下：

↑

—

↑

—

↑

—

↓

—

↓

V_{out}↑——>V_{A}↑——>V_{G}↑——I>_{out}↓——>V_{out}↓

Vout↑——>VA↑——>VG↑——I>out↓——>Vout↓

PMOS驱动的反馈

上面的描述中有两个地方格外介绍下，其一是，当

V_{A}

VA小于

V_{REF}

VREF时，G点的电位就会减小，通俗点理解，运算放大器总是倾向于使得正（+）负（-）输入端的电压相等，因此，当

V_{A}

VA小于

V_{REF}

VREF时，运放就会减小输出。另一点是，G电位下降后为什么

I_{out}

Iout就上升呢？这就涉及到PMOS工作状态，下图是PMOS的输出特性曲线，或者叫做伏安特性曲线，是PMOS本身的一个特性，根据G、D、S电压不同，MOS会工作在不同的区域，即可变电阻区，饱和区(恒流区)，截至区。LDO中的MOS是工作在恒流区的。顺着下图绿色箭头指示方向

∣

|V_{GS}|

∣VGS∣逐渐上升，

I_{D}

ID跟着

∣

|V_{GS}|

∣VGS∣上升而上升，而这段区域内不管

V_{DS}

VDS怎么变换

I_{D}

ID基本不变，换句话说，恒流区内，

I_{D}

ID只受

∣

|V_{GS}|

∣VGS∣控制，因此基于MOS的放大器有时也被叫做跨导放大器。这就是PMOS LDO工作原理的核心部分。

LDO工作原理就一句话：通过运放调节P-MOS的输出。

四、主要参数

输入输出压差（Dropout Voltage）：对于LDO来说，输入电压是高于输出电压的，但是两者压差一般都是很小，LDO的输入电流几乎等于输出电流，因此压差越大，效率越低（本身吃掉了很多能量电流×晶体管压降），压差越小，LDO电压转换效率越高以及能量损耗越小。压差(

V_{DROPOUT}

VDROPOUT)是指输入电压进一步下降而造成 LDO 不再能进行调节时的输入至输出电压差。在压差区域内，调整元件作用类似于电阻，阻值等于漏极至源极导通电阻（

RDS_{ON}

RDSON）。压差用

RDS_{ON}

RDSON和负载电流表示为：

V_{DROPOUT} = I_{LOAD}×RDS_{ON}

VDROPOUT=ILOAD×RDSON 电源抑制比（PSRR）： LDO的 PSRR数据是用来量化LDO对不同频率的输入电源纹波的抑制能力的，它反映了LDO不受噪声和电压波动、保持输出电压稳定的能力。在特定频段内，PSRR越大越好。 100K到1MHz内的PSRR非常重要，这个是DCDC的噪声频率范围，LDO经常作为DCDC的下一级，要有能力滤除来自DCDC的大量噪声。在ADC，DAC，Camera的AVDD供电上，我们要选择PSRR大于80dB（@100Hz）的LDO。LDO的环路控制往往是确定电源抑制性能的主要因素，同时大容量，低ESR的电容对电源一直也非常有用，建议选择陶瓷电容。 PSRR与频率有关，LDO的规格书一般会给出几个频点的PSRR值。噪声（Noise）：不同于PSRR，噪声是指LDO自身产生的噪声信号，低噪声的LDO稳压芯片可以很好的降低LDO产生的额外噪声，输出的电压更纯净，噪声一般计算出的值是有效值(rms)，也可以用peak to peak来分析。如下是某LDO的噪声水平，通常在uV级别。 LDO输出噪声的另一种表示方式是噪声频谱密度。只有高精度，低噪声电路上才需要关注这个参数。静态电流（Iq）：静态电流（Quiescent Current）是外部负载电流为0时，LDO内部电路供电所需的电流。内部电路包括带隙基准电压源、误差放大器、输出分压器以及过流和过温检测电路。这个电流经过从LDO的GND流出。在一些电池供电低功耗场景下，要考虑LDO本身自身消耗的静态电流。休眠阶段的电源消耗成为影响电池寿命的关键因素。要想最大限度地降低睡眠期间的功率消耗，选择具有极低静态电流的器件就是必须的。一般LDO芯片的静态电流的大小与芯片的其他性能成反关系，如低噪声，高电源电压抑制比，动态性能好的LDO静态电流都偏大一些。低IQ的LDO做的好的话＜100nA。

五、和DCDC区别

LDO外围器件少，电路简单，成本低，通常只需要一两个旁路电容； DC-DC外围器件多，电路复杂，成本高； LDO负载响应快，输出纹波小； DC-DC负载响应比LDO慢，输出纹波大； LDO效率低，输入输出压差不能太大； DC-DC效率高，输入电压范围宽泛； LDO只能降压； DC-DC支持降压和升压； LDO和DC-DC的静态电流都小，根据具体的芯片来看； LDO输出电流有限，最高可能就几A，且达到最高输出和输入输出电压都有关系； DC-DC输出电流高，功率大； LDO噪声小； DC-DC开关噪声大，为了提高开关DC-DC的精度，很多应用会在DC-DC后端接LDO； LDO分为可调和固定型； DC-DC一般都是可调型，通过FB反馈电阻调节；

六、应用电路

6.1 ACDC电路

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。

6.2 蓄电池电路

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。

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。

6.3 开关性稳压电源电路

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，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。

6.4 共电池电路

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。

6.5 附加功能

通/断控制功能，允许使用机械开关、门电路或单片机来关断LDO的输出，使之进入低功耗的待机模式(亦称备用模式)。输入电压反极性保护功能用来防止当输入电压极性接反时损坏LDO。故障标记输出功能,当输出电压(或输入电压)低于规定阈值电压时，LDO能输出故障标记信号，微处理器在接收到此信号后，可及时完成数据存储等项工作。瞬变电压保护功能，将LDO用于汽车电子设备时，需要对负载的瞬态变化(如突然卸载)进行保护，一旦输出端出现瞬变电压，立即将输出关断，等瞬变电压过去之后，又迅速恢复正常工作。跟踪能力某些多路输出式LDO需要具有跟踪能力，其中一路或几路辅助输出电压能自动跟踪主输出电压的变化，并及时调整自己的输出电压值，以减小各路输出之间的相对变化量。排序，所谓排序，就是在多个稳压电源构成的电源系统中，使每个稳压电源的输出都能按照规定的顺序接通或关断。

七、选取原则

电压类型：确定电路需要的电压类型是正电压还是负电压。正电压的器件较多，负电压的器件可以考虑LM2991（较多大公司使用）。输入电压：稳压器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）。输出电压：稳压器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。输出电流：稳压器输出端的最大输出电流值（至少留25%裕量）。压差：确定压差是否合适，一定要查看规格书上，对应最大电流的最小压差要求。封装：单板PCB、结构尺寸和生产线对封装形式的要求。线性调整率：稳压器输入变化对输出的影响，即在负载一定的情况下，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。负载调整率：是指在给定负载变化下的输出电压的变化，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。电源纹波抑制比(PSRR)：表示稳压器抑制由输入电压造成的输出电压波动的能力。线性调整率只有在直流电时才需要考虑，但是电源抑制比必须在宽频率范围上考虑。PSRR是一个用来描述输出信号受电源影响的参量，PSRR越大，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。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，它是输出电容及其等效串联电阻和旁路电容的函数。其中输出电容的作用是提高负载瞬态响应的能力，也起到了高频旁路的作用。静态电流(Iq)：又叫接地电流，是通路元件的偏流和驱动电流的组合，通常保持尽可能低的水平。静态电流越大，稳压器的效率越低。如果是电池供电，对续航要求很高，一定要选择Iq低的LDO。最大耗散功率：为了确保LDO节点温度不至于过高而损坏，LDO都必须计算最大耗散功率。LDO的实际耗散功耗要小于最大耗散功率，否则可能损坏LDO芯片。输出电容以及ESR值：如果器件对输出电容以及ESR有特殊要求，考虑公司现有器件是否满足要求（几乎每一家的LDO，CIN和COUT都要求1uF以上，ESR越低越好，最好小于100mΩ，但也不能太小，低于几个mΩ也可能使LDO工作不稳定）。

• 由 Leung 写于 2021 年 10 月 28 日

• 参考：电源系列1：LDO 基本原理（一）　　　　挑选线性稳压器 (LDO) 　　　　电源系统优化设计，低压差稳压器（LDO）如何选型？　　　　彻底弄明白LDO 　　　　LDO选型参考(原理、参数) 　　　　LDO和DC-DC有什么不同？　　　　这篇文章把DC-DC和LDO的原理和区别，抓透了！

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电子电路学习笔记（14）——LDO(低压差线性稳压器)

一、简介LDO（low dropout regulator，低压差线性稳压器）。这是相对于传统的线性稳压器来说的。传统的线性稳压器，如78XX系列的芯片都要求输入电压要比输出电压至少高出2V~3V，否则就不能正常工作。但是在一些情况下，这样的条件显然是太苛刻了，如5V转3.3V，输入与输出之间的压差只有1.7v，显然这是不满足传统线性稳压器的工作条件的。针对这种情况，芯片制造商们才研发出了LDO类的电压转换芯片。二、分类PMOS LDO：常见的LDO是由P管构成的，由于LDO效率比较低，因此一

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专栏目录

LDO稳压器基本工作原理及环路补偿.pdf

09-13

LDO稳压器基本工作原理及环路补偿pdf,由于超低ESR电容诸如陶瓷电容可以支持快速变化的负载瞬态，以及可以旁路线性稳压器不能抑制的、来自开关转换器电源的特高频噪声，从而广受欢迎

LDO低压差线性稳压器核心电路的设计.pdf

05-02

本文主要设计的是一个LDO低压差线性稳压器，工作在3V～5V的电压下，输出

电压为2．5V，能够驱动的最小电阻为2．5f2，最大的负载电流为1A。本设计的核心电路是由基准电压源模块，误差放大器模块，反馈模块，PMOS调整管四个模块组成

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一分钟了解LDO电路基本工作原理（学习笔记）

qq_52251819的博客

12-04

188

快速了解LDO电路的基本工作原理，不深究，只为应用。

电源小白入门学习4——LDO的选择与使用技巧

LDO和DC-DC的有什么区别及优缺点？ - 知乎

LDO和DC-DC的有什么区别及优缺点？ - 知乎首页知乎知学堂发现等你来答切换模式登录/注册DC（Detective Comics）直流输电LDO和DC-DC的有什么区别及优缺点？关注者21被浏览106,769关注问题写回答邀请回答好问题 2添加评论分享10 个回答默认排序电子元器件MOS管、TVS管、LDO、DC/DC、LED、肖特基二极管关注LDO是低压降的意思，这有一段说明：低压降（LDO）线性稳压器的成本低，噪音低，静态电流小，这些是它的突出优点。它需要的外接元件也很少，通常只需要一两个旁路电容。新的LDO线性稳压器可达到以下指标：输出噪声30μV，PSRR为60dB，静态电流6μA，电压降只有100mV。DC-DC的意思是直流变（到）直流（不同直流电源值的转换），只要符合这个定义都可以叫DC-DC转换器，包括LDO。但是一般的说法是把直流变（到）直流由开关方式实现的器件叫DC-DC。LDO线性稳压器的性能之所以能够达到这个水平，主要原因在于其中的调整管是用P沟道MOSFET，而普通的线性稳压器是使用PNP晶体管。P沟道MOSFET是电压驱动的，不需要电流，所以大大降低了器件本身消耗的电流；另一方面，采用PNP晶体管的电路中，为了防止PNP晶体管进入饱和状态而降低输出能力，输入和输出之间的电压降不可以太低；而P沟道MOSFET上的电压降大致等于输出电流与导通电阻的乘积。由於MOSFET的导通电阻很小，因而它上面的电压降非常低。如果输入电压和输出电压很接近，最好是选用LDO稳压器，可达到很高的效率。如果输入电压和输出电压不是很接近，就要考虑用开关型的DC-DC了，应为从上面的原理可以知道，LDO的输入电流基本上是等于输出电流的，如果压降太大，耗在LDO上能量太大，效率不高。DC-DC转换器包括升压、降压、升/降压和反相等电路。DC-DC转换器的优点是效率高、可以输出大电流、静态电流小。随著集成度的提高，许多新型DC-DC转换器仅需要几只外接电感器和滤波电容器。但是，这类电源控制器的输出脉动和开关噪音较大、成本相对较高。总之，升压是一定要选DC-DC的，降压，是选择DCDC还是LDO，要在成本，效率，噪声和性能上比较。发布于 2019-04-10 18:05赞同 25添加评论分享收藏喜欢收起森山智能家居等 2 个话题下的优秀答主关注LDO纹波小，但损耗大，发热大，电流越大，压降越大，发热损耗越厉害。DCDC效率高，输入范围大，压降和发热关系不大，但开关方式下电源噪声比较厉害，而且布线比LDO要注意的地方更多，尽量参考官方的建议来布线。另外DCDC也可以做BOOST升压用。在低功耗有要求的项目，优先选择DCDC，一些模拟、小信号放大，尽量选择LDO。编辑于 2021-04-08 23:30赞同 211 条评论分享收藏喜欢

低压差（LDO）稳压器基础知识 | 东芝半导体&存储产品中国官网

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低压差（LDO）稳压器基础知识

在此电子学习课程中，您将学习LDO稳压器的工作原理和功能等基础知识。

视频、PDF和网页为您提供了相同的学习内容，您可以选择其中一种方式。

包括：

第Ⅰ章：低压差（LDO）稳压器介绍

稳压器IC类型

线性稳压器和开关稳压器的优缺点

什么是LDO稳压器?

电子系统LDO稳压器的要求

什么是线性稳压器？

线性稳压器和开关稳压器功能

串联稳压器工作原理

串联稳压器电路配置

三端稳压器与LDO稳压器的区别

第Ⅱ章：LDO的便捷功能

LDO稳压器实用功能

LDO稳压器过流保护操作

LDO稳压器热关断（TSD）操作

LDO稳压器浪涌电流抑制功能

LDO稳压器自动放电功能

LDO稳压器欠压锁定（UVLO）功能

第Ⅲ章：LDO稳压器数据表使用的术语表

LDO稳压器数据表使用的术语表

第Ⅳ章：LDO效率和功率损耗计算

LDO稳压器效率

LDO稳压器功耗和结温计算

第Ⅴ章：使用的注意事项

LDO稳压器的使用注意事项

请点击下方观看视频

请点击下方下载并查看PDF资料

下载"低压差（LDO）稳压器基础知识"

(PDF:852KB)

请点击下方查看相关网页

第Ⅰ章：低压差（LDO）稳压器介绍

1-1.稳压器IC类型

详细信息

1-2.线性稳压器和开关稳压器的优缺点

详细信息

1-3.什么是LDO稳压器?

详细信息

1-4.电子系统LDO稳压器的要求

详细信息

1-5.什么是线性稳压器？

详细信息

1-6.线性稳压器和开关稳压器功能

详细信息

1-7.串联稳压器工作原理

详细信息

1-8.串联稳压器电路配置

详细信息

1-9.三端稳压器与LDO稳压器的区别

详细信息

第Ⅱ章：LDO的便捷功能

2-1.LDO稳压器实用功能

详细信息

2-2.LDO稳压器过流保护操作

详细信息

2-3.LDO稳压器热关断（TSD）操作

详细信息

2-4.LDO稳压器浪涌电流抑制功能

详细信息

2-5.LDO稳压器自动放电功能

详细信息

2-6.LDO稳压器欠压锁定（UVLO）功能

详细信息

第Ⅲ章：LDO稳压器数据表使用的术语表

3-1.LDO稳压器数据表使用的术语表

详细信息

第Ⅳ章：LDO效率和功率损耗计算

4-1.LDO稳压器效率

详细信息

4-2.LDO稳压器功耗和结温计算

详细信息

第Ⅴ章：使用的注意事项

5-1.LDO稳压器的使用注意事项

详细信息

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电子行业新闻 > LDO 基础知识以及其如何延长便携式和可穿戴设备的电池寿命

LDO 基础知识以及其如何延长便携式和可穿戴设备的电池寿命

作者：Art Pini

投稿人：DigiKey 北美编辑

2022-11-03

现代电子设备正变得越来越小，越来越便携。智能手表、健身追踪器、安防系统和物联网 (IoT) 设备越来越多地采用电池供电。因此，这些设备需要高效率电源稳压器，能够从每次充电中炸尽每一毫瓦的功率，以确保设备工作更长的时间。此外，这些设备的总过温升必须极小。传统的线性稳压器和开关模式电源稳压器无法轻易地满足这些便携式设备的效率要求。此外，开关模式电源稳压器也会受到噪声和瞬态电压的影响。

低压差稳压器 (LDO) 是线性和开关稳压器系列的最新产品，通过其自身的极低压降运行，来提高效率并降低热耗散。LDO 类型众多，封装可以小到 3×3×0.6 mm，非常适合中低功率的应用。目前有输出电压恒定或可调的的版本，以及一些通过输出使能线路进行通断控制的版本。

本文将介绍低压差稳压器的基础知识及其相对于传统线性和开关模式电源稳压器的关键特性。然后，介绍来自 Diodes Incorporated 的真正 LDO 器件及其用法。

什么是 LDO 稳压器？

电压稳压器的功能是在负载和源电压变化的情况下保持输出电压恒定。传统的电压稳压器电路采用线性或开关模式设计。LDO 稳压器属于线性稳压器，但在工作期间其输入和输出端之间的电压非常低。像所有的线性电压稳压器一样，LDO 基于反馈控制回路（图 1）。

图 1：LDO 稳压器基于电压控制反馈电路。串联传输器件可以是 PMOS、NMOS 或 PNP 双极晶体管，其作用类似于压控电阻器。（图片来源： Diodes Incorporated）

LDO 稳压器通过电阻分压器检测输出电压，该分压器会缩放输出电平。输出电压经过缩放后施加到误差放大器上，然后比较基准电压。误差放大器驱动串联传输器件，以便在输出端保持理想电压。输入和输出电压之差即为压差，该电压出现在传输设备上。

在 LDO 中，串联传输器件的作用类似电压 - 可变电阻器。串联传输器件可以是 P 沟道金属氧化物半导体 (PMOS)、N 沟道金属氧化物半导体 (NMOS) 或者 PNP 双极晶体管。PMOS 和 PNP 器件可以驱动至饱和状态，从而最大限度地减少压差。在采用 PMOS 场效应晶体管 (FET) 的情况下，压差大约等于沟道导通电阻 (RDSON) 乘以输出电流。虽然这些器件各有优缺点，但事实证明 PMOS 器件的实施成本最低。Diodes Incorporated 的 AP7361EA 系列正输出 LDO 稳压器采用 PMOS 传输器件，能在 1 A 负载电流下实现 3.3 V 输出的压差约为 360 mV，且电压精度为 ±1%（图 2）。

图 2：如图所示，AP7361EA 系列 3.3 V LDO 在三不同温度下的压差与输出电流的函数关系图。（图片来源： Diodes Incorporated）

压差与输出电流的函数关系图表明了每个温度下都有恒定斜率，说明其阻性特点。压差在一定程度上与温度有关，其电平随着温度升高而提高。请注意，LDO 的压差比传统的线性电源稳压器要低得多，后者的压差约 2 V。

请注意，图 1 所示的输出电容是以其固有的有效串联电阻 (ESR) 表示的，该值会影响稳压器的稳定性。所选电容器的 ESR 应低于 10 Ω，以保证在 -40° 至 +85°C 的整个工作温度内的稳定性。建议采用的电容器类型包括多层陶瓷电容器 (MLCC)、固态 E-CAP 以及数值超过 2.2 mF 的钽电容器。

静态电流 IQ 表示 LDO 在没有负载时消耗的电源电流。静态电流为 LDO 内部电路供电，如误差放大器和输出分压器。在电池供电型设备中，静态电流会影响到电池的放电率，而且通常情况下静态电流尽可能低。Diodes Incorporated 的 AP7361EA 系列的典型 IQ 为 68 mA。

AP7361EA 系列 LDO

AP7361EA 系列包括三种备选电路配置，如图 3 所示。

图 3：AP7361EA 系列提供输出电压恒定或可调的器件，带或不带使能控制功能。（图片来源： Diodes Incorporated）

AP7361EA 系列分为输出电压恒定或可调的版本。恒压版本具有内部分压器，提供 1.0 V、1.2 V、1.5 V、1.8 V、2.5 V、2.8 V 或 3.3 V 的输出电压电平。输出可调器件需要用户提供外部分压器，且输出电压范围为 0.8 V 至 5 V。所有版本的输出电压精度规格为 ±1%，同时输入电压范围为 2.2 V 至 6 V。

恒压或输出电压可调版本可包含启用控制线 (EN)。AP7361EA 通过将 EN 引脚设置为高电平而开启，通过将其拉低而该器件关断。如果不使用这一功能，EN 引脚应与输入引脚 (IN) 绑定在一起，以保持稳压器输出一直处于开启状态。使能线路的响应时间约为 200 ms，用于开启，而其关断则用时约 50ms。

AP7361EA 器件的另一个与众不同之处是其封装。该器件可采用 U-DFN3030-8（E 型）、SOT89-5、SOT223、TO252 (DPAK) 和 SO-8EP 封装。

表 1 所示，以 AP7361EA 产品的不同版本为例进行了比较，包括恒压型 (AP7361EA-33DR-13, AP7361EA-10ER-13) 和可调型 (AP7361EA-FGE-7，AP7361EA-SPR-13)。

零件编号

恒定/可调

输出电压

输出电流

输出使能

包装

AP7361EA-33DR-13

恒定

3.3 V

1 A

否

TO-252, (D-Pak)

AP7361EA-10ER-13

恒定

1.0 V

1 A

否

SOT-223-3

AP7361EA-FGE-7

可调

0.8 V 至 5.0 V

1 A

否

U-DFN3030-8

AP7361EA-SPR-13

可调

0.8 V 至 5.0 V

1 A

是

8-SO-EP

表 1：AP7361EA 恒压配置和电压可调配置的样品。（表格来源：Art Pini，采用了 Diodes Inc. 提供的数据）

AP7361EA 系列器件都有短路和过流保护功能。如果输出电流超过电流限制（通常为 1.5A），短路和过流保护则具有 400 mA 的折返限流。当器件的结温上升到名义上的 150°C 时，就会发生热关断，而当结温下降到大约 130°C 时恢复工作。

负载和电源调整率

负载调节能力表示 LDO 在输出负载电流变化的情况下保持其输出电压的能力。这一特性对于电池供电型便携设备非常重要，因为控制器经常在不使用时关闭子系统。AP7361EA LDO 系列在输出电平为 1 V 至 1.2 V 时的最大指定负载调节率为 1.5%，输出为 1.2 V 至 3.3 V 时为 1%（图 4）。

图 4：3.3 V 输出的负载调节图示例。对于 3.3 V 标称输出，负载在 100 mA 至 500 mA 范围内变化时，最大输出变化约为 0.15% 或约 5.0 mA。（图片来源： Diodes Incorporated）

负载调节率是最大输出电压变化与额定输出电压之比。在上例中，负载变化为 100 mA 至 500 mA 时，最大输出变化约为 5.0 mA。因此，负载调节率是 0.005/3.3 或 0.15%。

线路变化规定了每伏输出的源电压变化时的输出变化。AP7361EA 系列在室温下的最大电源调整率为 0.1%/V，在整个温度范围内为 0.2%/V。对于 3.3 V 输出，1 V 输入电平变化应该有小于输出电平变化，即标称 3.3 V 输出的 0.33%（图 5）。

图 5：所示为 AP7361EA 在 3.3 V 输出时的电源调整率。输入电压在 4.3 V 到 5.3 V 之间变化会导致输出电压发生 0.05% 的变化。（图片来源： Diodes Incorporated）

图 5 显示了 LDO 的电源调整率。源电压在 4.3 V 到 5.3 V 之间变化，将导致输出电平发生 0.05% 或大约 1.65 mV 的变化。

请注意，在线路和负载变化条件下，说明了输出值从瞬态事件中迅速恢复。这一特点在便携式设备重启过程中非常重要，因为在重新启动消音电路之前，电源总线必须启动并发挥作用。

电源抑制比

作为线性电路，LDO 产生的噪声比开关模式电源 (SMPS) 或电源转换器要小得多。在许多应用中，在电路板上使用 LDO，但电源是 SMPS。由于 LDO 内的控制系统，它倾向于抑制来自输入电源的噪声和纹波。衡量这种噪声抑制的标准是电源抑制比 (PSRR)（图 6）。

图 6：PSRR 是根据在 LDO 的输入和输出端测量的交变电流信号计算的。（图片来源： Diodes Incorporated）

如图 6 所示，PSRR 是根据输入的交流分量与输出的交流分量之比计算的。AP7361EA 系列的 PSRR 与频率有关，随着频率的增加而降低。1 kHz 时，PSRR 为 75 dB；10 kHz 时下降至 55 dB。75 dB 代表衰减超过 5600:1。1kHz 时的 10mV 纹波或噪声信号将被衰减至约 1.7 μV。

应用实例

图 7 所示为输出可调的 LDO 的典型应用。该应用包括一个与 AP7361EA-SPR-13 类似的输出使能以及一个外部输出分压器。

图 7：使用了需要外部输出分压器的可调输出 LDO 的实例。右下方的公式显示了为满足期望的输出电压和内部基准而采用的电阻 R1 和 R2 之间的关系。（图片来源： Diodes Incorporated）

电阻分压器的电阻值可以用图 7 右下方所示的公式计算。R2 的值应保持小于 80 kΩ，以确保内部电压基准的稳定性。对于 2.4 V 输出，基准电压为 0.8 V，R2 为 61.9 kΩ，R1 为 123.8 kΩ。一个 124 kΩ、1% 的电阻就是所需的电阻。

结语

LDO 是线性稳压器，工作时输入和输出之间保持低压差并具有低静态电流。这种稳压器具有高功率效率、低噪音和小尺寸。这种稳压器特别适合电池供电型便携式设备，因为这种器件可以延长电池寿命并提高可靠性。

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LDO开发完全手册-原理分析及应用总结 - 简书

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基本原理：LDO的工作原理基于一个控制回路，它监测输出电压并与参考电压进行比较。如果输出电压低于参考电压，控制回路会调整调节器件的工作状态，使其输出电压增加。相反，如果输出电压高于参考电压，调节器件会减少输出电压。这种反馈机制使得LDO能够维持稳定的输出电压。具体案例：低压差线性稳压器(LDO)的基本电路如下所示，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。

对此的理解：稳压管为运放反向端提供稳定的参考电压Uref, 输出端通过R2的分压提供运放同相端的电压。当输出电压过高时，同相端电压值大于反向端参考，输出为正值，因此三极管截止，Uout下降。当输出电压Uout过低时，同相端电压值小于反向端参考，输出为负值，因此三极管导通，Uout上升。因此，稳压电路就是通过这种机制不断调节输出电压，使其保持稳定。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。

运放负端提供稳定的电压，运放正端通过输出电压由电阻网络分压得到。但输出电压高时，运放正端电压也高，比负端值大，运放输出为正，MOS管截止，OUT输出降低；当输出电压低时，运放正端电压也低，比负端值小，运放输出为负，MOS管导通，OUT输出升高。稳压芯片就是通过这种机制不断调整输出电压，使其稳定的。最为经典的LDO芯片---LM1117的芯片内部结构图

Die of the LM1117 low-dropout (LDO) linear voltage regulator LM1117的介绍800mA LOW DROPOUT VOLTAGE REGULATOR 1117的结构框图

参考电压源：LM1117内部集成了一个参考电压源，用于产生稳定的参考电压。这个参考电压源通常采用基准电压源和放大电路组成。误差放大器：LM1117内部包含一个误差放大器，用于比较输入电压和参考电压，产生误差信号。误差放大器通常采用差分放大器的结构。错误放大器驱动器：误差放大器的输出信号经过错误放大器驱动器进行放大，驱动电源输出级。输出级：输出级由错误放大器驱动，负责调节输入电压，使其稳定在设定的输出电压。输出级通常由功率晶体管、电流限制电路和反馈电路组成。 LDO的优缺点分析：LDO的主要优点是其稳定性和低噪声性能。由于LDO使用线性调节器件，它可以提供精确的输出电压，通常具有较低的输出纹波和噪声。此外，LDO还具有快速的响应速度和较高的负载能力。

然而，LDO也存在一些限制。首先，由于LDO是通过线性调节器件进行电压降低，它的效率相对较低。其次，LDO对输入电压的差异较为敏感，因此输入电压必须在规定范围内。此外，LDO还需要一定的输入-输出差异电压，这可能导致较大的功耗。LDO总结：LDO是一种基于线性电源原理的低压差电源，它具有体积小、价格低、稳定、低噪声、低温漂、高精度等优点，适用于需要小功率、低噪声、低温漂的电子设备中。但是，它的响应速度较慢，压降较大，因此不太适用于需要大功率、快速响应的电子设备中。 ©著作权归作者所有,转载或内容合作请联系作者人面猴序言：七十年代末，一起剥皮案震惊了整个滨河市，随后出现的几起案子，更是在滨河造成了极大的恐慌，老刑警刘岩，带你破解...沈念sama阅读 145,866评论 1赞 309死咒序言：滨河连续发生了三起死亡事件，死亡现场离奇诡异，居然都是意外死亡，警方通过查阅死者的电脑和手机，发现死者居然都...沈念sama阅读 62,394评论 1赞 260救了他两次的神仙让他今天三更去死文/潘晓璐我一进店门，熙熙楼的掌柜王于贵愁眉苦脸地迎上来，“玉大人，你说我怎么就摊上这事。” “怎么了？”我有些...开封第一讲书人阅读 96,852评论 0赞 214道士缉凶录：失踪的卖姜人文/不坏的土叔我叫张陵，是天一观的道长。经常有香客问我，道长，这世上最难降的妖魔是什么？我笑而不...开封第一讲书人阅读 41,592评论 0赞 186港岛之恋（遗憾婚礼）正文为了忘掉前任，我火速办了婚礼，结果婚礼上，老公的妹妹穿的比我还像新娘。我一直安慰自己，他们只是感情好，可当我...茶点故事阅读 49,465评论 1赞 263恶毒庶女顶嫁案：这布局不是一般人想出来的文/花漫我一把揭开白布。她就那样静静地躺着，像睡着了一般。火红的嫁衣衬着肌肤如雪。梳的纹丝不乱的头发上，一...开封第一讲书人阅读 39,091评论 1赞 180城市分裂传说那天，我揣着相机与录音，去河边找鬼。笑死，一个胖子当着我的面吹牛，可吹牛的内容都是我干的。我是一名探鬼主播，决...沈念sama阅读 30,669评论 2赞 279双鸳鸯连环套：你想象不到人心有多黑文/苍兰香墨我猛地睁开眼，长吁一口气：“原来是场噩梦啊……” “哼！你这毒妇竟也来了？” 一声冷哼从身侧响起，我...开封第一讲书人阅读 29,435评论 0赞 172万荣杀人案实录序言：老挝万荣一对情侣失踪，失踪者是张志新（化名）和其女友刘颖，没想到半个月后，有当地人在树林里发现了一具尸体，经...沈念sama阅读 32,820评论 0赞 217护林员之死正文独居荒郊野岭守林人离奇死亡，尸身上长有42处带血的脓包…… 初始之章·张勋以下内容为张勋视角年9月15日...茶点故事阅读 29,534评论 2赞 221白月光启示录正文我和宋清朗相恋三年，在试婚纱的时候发现自己被绿了。大学时的朋友给我发了我未婚夫和他白月光在一起吃饭的照片。...茶点故事阅读 30,865评论 1赞 233活死人序言：一个原本活蹦乱跳的男人离奇死亡，死状恐怖，灵堂内的尸体忽然破棺而出，到底是诈尸还是另有隐情，我是刑警宁泽，带...沈念sama阅读 27,312评论 2赞 218日本核电站爆炸内幕正文年R本政府宣布，位于F岛的核电站，受9级特大地震影响，放射性物质发生泄漏。R本人自食恶果不足惜，却给世界环境...茶点故事阅读 31,810评论 3赞 214男人毒药：我在死后第九天来索命文/蒙蒙一、第九天我趴在偏房一处隐蔽的房顶上张望。院中可真热闹，春花似锦、人声如沸。这庄子的主人今日做“春日...开封第一讲书人阅读 25,703评论 0赞 9一桩弑父案，背后竟有这般阴谋文/苍兰香墨我抬头看了看天上的太阳。三九已至，却和暖如春，着一层夹袄步出监牢的瞬间，已是汗流浃背。一阵脚步声响...开封第一讲书人阅读 26,135评论 0赞 170情欲美人皮我被黑心中介骗来泰国打工，没想到刚下飞机就差点儿被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留，地道东北人。一个月前我还...沈念sama阅读 33,844评论 2赞 236代替公主和亲正文我出身青楼，却偏偏与公主长得像，于是被迫代替她去往敌国和亲。传闻我的和亲对象是个残疾皇子，可洞房花烛夜当晚...茶点故事阅读 33,990评论 2赞 239推荐阅读更多精彩内容LDO开发完全手册-原理分析及应用总结低压差线性电源（LDO）是什么？ LDO是线性电源的一种，它的英文全称是Low Dropout Regulator...启芯硬件阅读 65评论 0赞 0LDO基本原理详解原文来自公众号：硬件工程师看海 1. 前言目前市场上无论什么电子产品，只要涉及到电就必须用到电源，电源的分类有很...工程师看海阅读 1,617评论 0赞 1关于AD转换设计的一些经验总结姓名：仝启龙学号：17101223413 本文转自单片机公众号【嵌牛导读】 AD程序我们经常是模仿别人已有...軒轅龍阅读 7,264评论 0赞 1单片机外围电路设计攻略（终结版）！不看哭一年！技巧一：采用齐纳二极管的低成本供电系统这里详细说明了一个采用齐纳二极管的低成本稳压器方案。可以用齐纳二极管和电...李简_0cb3阅读 313评论 0赞 0LD1117ASTR线性稳压器工作原理及特点LD1117ASTR线性稳压器工作原理及特点：线性稳压器（Linear Regulator）使用在其线性区域内运...是这样啊_6d6a阅读 1,834评论 0赞 0评论0赞11赞2赞赞赏更

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