理解低压差稳压器LDO实现系统优化设计.PDFVIP

理解低压差稳压器 (LDO) 实现系统优化设计 作者：Glenn Morita 低压差稳压器(LDO)看似简单，但可提供重要功能，例如将负载与 不干净的电源隔离开来或者构建低噪声电源来为敏感电路供电。 本简短教程介绍了一些常用的 LDO 相关术语，以及一些基本概 念，如压差、裕量电压、静态电流、接地电流、关断电流、效率、 直流输入电压和负载调整率、输入电压和负载瞬态响应、电源抑 制比(PSRR) 、输出噪声和精度。同时，为了方便理解，文中采用 了示例和插图。 设计过程中通常到后期才会进行LDO 选型，并且很少进行分析。 本文所述的概念将使设计人员能够根据系统要求挑选最佳的 LDO 。 压差 图2. 3.0 V ADM7172 LDO 的压差区。 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。在压差区域内，调整元件作用类似 裕量电压 于电阻，阻值等于漏极至源极导通电阻(RDSON) 。压差用 RDSON 裕量电压是指LDO 满足其规格所需的输入至输出电压差。数据手 和负载电流表示为： 册通常将裕量电压作为指定其他参数时所用的条件。裕量电压通 VDROPOUT = ILOAD × RDSON 。 常约为400 mV 至500 mV ，但有些LDO 需要高达1.5 V 的裕量电 压。裕量电压不应与压差混淆，因为只有当LDO 在压差模式下工 RDSON 包括调整元件电阻、片内互连电阻、引脚电阻和线焊电阻， 作时这两者才相同。 并可通过 LDO 的压差进行估算。例如，采用 WLCSP 封装时， ADP151 在200 mA 负载下的最差情况压差为200 mW ，因此RDSON 静态电流和接地电流 约为1.0 Ω。图1 所示为LDO 的原理示意图。在压差模式下，可 静态电流(I )是指当外部负载电流为零时为LDO 的内部电路供电 Q 变电阻接近于零。LDO 无法调节输出电压，因此输入电压和负载 所需的电流。它包括带隙基准电压源、误差放大器、输出分压器 调整率、精度、PSRR 和噪声等其他参数都没有意义。 以及过流和过温检测等电路的工作电流。静态电流由拓扑结构、 输入电压和温度确定。 IQ = IIN （空载时） 当输入电压在2 V 和5.5 V 之间变化时，ADP160 LDO 的静态电流 几乎恒定不变，如图3 所示。 图1. LDO 的原理示意图。 图2 显示了3.0 V ADM7172 LDO 的输出电压与输入电压之间的关 系。2 A 时的压差通常为172 mW，因此RDSON 约为86 mΩ。压 差区域从约3.172 V 的输入电压下降到2.3 V 。低于2.3 V 时，该 器件不能正常工作。负载电流越小，压差也会按比例下降：在1 A 时，压差为86 mV。低压差可最大程度地提高调节器的效率。 图3. ADP160 LDO 的静态电流与输入电压之间的关系。 模拟对