在硬件設(shè)備開(kāi)發(fā)的過(guò)程中，相信很多工程師都會(huì)用到LDO。提及LDO，與之對(duì)應(yīng)的即為DC-DC。其兩者經(jīng)常會(huì)進(jìn)行對(duì)比。小白在去年暑假面試時(shí)，就有不少考題問(wèn)過(guò)這兩者的區(qū)別以及各自的優(yōu)劣勢(shì)。LDO相對(duì)來(lái)說(shuō)還是很常用的，今天小白就來(lái)講講LDO。

LDO(Low-Dropout Linear Regulator)即低壓差線(xiàn)性穩(wěn)壓器。作為硬件設(shè)計(jì)最重要的一個(gè)電路模塊之一，很多人一定會(huì)用到過(guò)。不管是集成式芯片還是自己親手搭建的模塊，大家應(yīng)該都要有所了解。

首先先講一下，運(yùn)用誤差放大器搭建的分離式的LDO。

圖為最簡(jiǎn)單的LDO電路圖。

主要運(yùn)用到了，誤差放大器，NMOS管，電阻。

對(duì)于OUT端電壓的計(jì)算，根據(jù)運(yùn)放的虛短與虛斷，計(jì)算出來(lái)其OUT值為3.6V，其主要與參考電壓VCC1以及R1,R2有關(guān)。所以這個(gè)LDO電路圖主要是用作5V轉(zhuǎn)3.6V。

此電路主要用到了MOS管的可變電阻的特性來(lái)保持輸出端電壓的穩(wěn)定。當(dāng)后級(jí)負(fù)載因?yàn)槠渌环€(wěn)定的因素導(dǎo)致OUT端電壓上升時(shí)，此時(shí)，其分壓給誤差放大器的“+”級(jí)的電壓變大，致使與負(fù)極的參考電壓的壓差變大，根據(jù)運(yùn)放的Uo=A*(U±U-)可知輸出電壓變大。MOS管工作在可變電阻區(qū)，此時(shí)電阻變大，使得電路壓差變大，致使OUT端電壓降下來(lái)以保持輸出穩(wěn)定。

前面說(shuō)了，輸出電壓主要與參考電壓以及R1 R2相關(guān)。但也不是輸入電壓就可以任意值了。根據(jù)輸出電壓為3.6V即MOS管的S極電壓為3.6V，以及MOS管的Uds的擊穿電壓，我們可以推算出其最大輸入電壓為多少。

芯片方面，較為集成。制造LDO芯片的廠家有很多例如TI,UTC,艾為，ETA等。其中小白用到過(guò)的LDO廠家有艾為和ETA。

不同廠家，不同型號(hào)的LDO，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)不一樣，在電路設(shè)計(jì)中往往會(huì)有差別。但究其原理還是和上述的分離式一樣。不過(guò)是集成到芯片內(nèi)部。

雖內(nèi)部結(jié)構(gòu)不同，但終究在研究時(shí)，其主要關(guān)注的參數(shù)還是那幾個(gè)，下面小白來(lái)講講LDO的幾個(gè)關(guān)鍵參數(shù)。(以艾為的AW37030D180DNR型號(hào)的LDO作為本次描述的案例)

輸入&輸出電壓

在選型時(shí)，首先關(guān)注的即為L(zhǎng)DO的輸入&輸出電壓。往往參考手冊(cè)上給的LDO的輸入值往往是一個(gè)范圍，輸出是固定的數(shù)值。

其輸入范圍為1.9V-5V。但是其輸出為1.8V。

電源抑制比

表示LDO對(duì)輸入端上的噪聲的抑制能力。在很多場(chǎng)合下，LDO是接在DC-DC電路的后面的，其主要目的就是為了抑制噪聲。

PSRR=20lg[(Vin-Vripple)/( Vout-Vripple)]

高PSRR的LDO對(duì)輸出紋波的抑制作用還是很明顯的。

我們經(jīng)常會(huì)在datesheet上看到類(lèi)似這種曲線(xiàn)圖。

100K到1MHz內(nèi)的PSRR非常重要，這個(gè)是DCDC的噪聲頻率范圍，LDO經(jīng)常作為DCDC的下一級(jí)，要有能力濾除來(lái)自DCDC的大量噪聲。

在ADC，DAC，Camera的AVDD供電上，我們要選擇PSRR大于80dB(@100Hz)的LDO

額定輸出電流

即通過(guò)LDO的額定電流。在設(shè)計(jì)時(shí)，要尤為主要到這一點(diǎn)。同時(shí)在LDO的datesheet上，我們往往會(huì)看到電流電壓曲線(xiàn)圖。

從圖中我們可以看到 同一款LDO，在流經(jīng)不同的電流下，其輸出電壓值也會(huì)有略微的變化。

LDO溫度性能

很多電子元器件都有規(guī)定的工作的溫度范圍，LDO也是。不同的封裝其溫度性能也不一樣。

從圖中可以看到，其類(lèi)似電流值一樣，在不同的環(huán)境下，對(duì)LDO的輸出有不同的影響。

靜態(tài)電流I Q

即外部負(fù)載電流為0時(shí)，LDO內(nèi)部電路供電所需的電流。其中，靜態(tài)電流會(huì)受到外部輸入電壓以及溫度影響。如圖所示。

?

瞬態(tài)響應(yīng)

在LDO應(yīng)用中，輸入電壓和輸出負(fù)載有時(shí)候會(huì)有劇烈的變化。LDO的輸入端可能會(huì)因?yàn)楣╇娫O(shè)備的電壓波動(dòng)而造成LDO的輸入端電壓劇烈變化的情況。輸出端可能會(huì)出現(xiàn)輸出負(fù)載的切換，出現(xiàn)某部分負(fù)載啟動(dòng)或停止等情況。這些情況都會(huì)造成LDO輸出電壓產(chǎn)生波動(dòng)。我們可以通過(guò)LDO的瞬態(tài)響應(yīng)曲線(xiàn)來(lái)了解LDO在遇到輸入電壓或負(fù)載電流在劇烈變化時(shí)LDO輸出電壓的變化情況。具有良好瞬態(tài)響應(yīng)的LDO，在輸入電壓或負(fù)載電流在劇烈變化時(shí)，LDO的輸出電壓波動(dòng)幅度小，恢復(fù)時(shí)間快。

當(dāng)負(fù)載電流發(fā)生急劇變化時(shí)，輸出電壓也是非常穩(wěn)定的。

從圖中，我們可以看出在輸入端電壓發(fā)生急劇變化時(shí)，LDO的輸出幾乎不受影響。

電路設(shè)計(jì)

LDO分為四個(gè)引腳，分別為輸入輸出，使能以及接地端。

IN端接電源輸入端，例如DC-DC輸出端或者其他供電端，同時(shí)輸入端接一個(gè)小電容。

OUT端接負(fù)載。同時(shí)再接一個(gè)小電容。

CE端即使能端，LDO工作與否，可以觀察使能端是否為高電平。

GND端接地。

在電路設(shè)計(jì)中，在輸入輸出端各掛上一個(gè)電容接地，可以獲得更好的瞬態(tài)響應(yīng)，同時(shí)也起到濾波的作用。對(duì)于電容的選擇，datesheet上往往給了參考，我們?cè)O(shè)計(jì)時(shí)可以對(duì)給定的參考進(jìn)行選擇。