1、前言

低壓差穩(wěn)壓器 (LDO) 可在輸出電壓非常接近電源電壓時(shí)用作直流線性穩(wěn)壓器，這是降低 LDO 功耗的重要因素。這種能力是線性穩(wěn)壓器和 LDO 之間的主要區(qū)別。“Low-dropout”是不言自明的；但是，實(shí)施 LDO 還可以使設(shè)計(jì)尺寸和性能受益。

2、什么是LDO低壓差線性穩(wěn)壓器

首先來了解什么是線性穩(wěn)壓器，這是一種晶體管運(yùn)行在線性區(qū)時(shí)候，使輸入電壓與輸出電壓有一個(gè)壓差，就拿我們熟悉的LM7805來說，這是傳統(tǒng)的線性穩(wěn)壓器，這種穩(wěn)壓芯片要求求輸入電壓至少要比輸出電壓高2V左右，否則不能正常輸出；而LDO低壓差線性穩(wěn)壓器只不過是把這個(gè)壓差進(jìn)一步降低，比如WIFI無線模塊需要3.3V，只有輸入5V時(shí)候，這個(gè)壓差只有1.7V左右，用普通的線性穩(wěn)壓器不能實(shí)現(xiàn)，那么就要考慮使用LDO低壓差線性穩(wěn)壓器，這時(shí)候LDO應(yīng)運(yùn)而生

3、LDO低壓差線性穩(wěn)壓器特點(diǎn)

既然是作為低壓差穩(wěn)壓器，那么首先第一個(gè)特點(diǎn)就是極低的輸入輸出電壓差，

其次它還具有電壓輸出穩(wěn)定、噪聲小、紋波小、體積小、外圍電路簡單等。在設(shè)計(jì)電路時(shí)候如果用到LDO穩(wěn)壓器，一般需要至少考慮四個(gè)因素：靜態(tài)電流、輸入輸出壓差、噪聲以及紋波抑制比。

①靜態(tài)電流IQ：IQ是低壓差線性穩(wěn)壓器的一種重要設(shè)計(jì)參數(shù)，可以理解為沒有信號(hào)輸出情況下IC本身消耗的電流，現(xiàn)在產(chǎn)品越來與趨向于小型化，同時(shí)要求功耗更低，像STM32這樣高性能芯片，其功耗可低至2μA。基于此，很多便攜式電子產(chǎn)品，特別是帶電池類產(chǎn)品都喜歡用低功耗的LDO產(chǎn)品，因?yàn)榇龣C(jī)功耗小，使用時(shí)間也就長；

②輸入輸出壓差VDROP：LDO要求輸入電壓要稍大于輸出電壓，即VDROP=Vin - Vout，這個(gè)差值不能太大，要不然穩(wěn)壓精度會(huì)受到影響，可以看出LDO只能降壓而不能升壓；

③噪聲：噪聲其實(shí)是一個(gè)統(tǒng)稱，是衡量一款電源產(chǎn)品優(yōu)秀的重要參考因素，它里面包含耦合、諧振等；

④紋波抑制比：電源變化量與輸出變化量的比值，是輸出信號(hào)受電源影響比值，反映LDO抑制信號(hào)源的能力。

LDO 相對于 DC/DC 穩(wěn)壓器的一個(gè)顯著優(yōu)勢是不存在開關(guān)噪聲。事實(shí)證明，這種優(yōu)勢對于涉及輸出電壓紋波的應(yīng)用至關(guān)重要，這些紋波可能會(huì)影響傳感器、定時(shí)器和控制器等設(shè)備的精度。LDO 的另一個(gè)關(guān)鍵特性是靜態(tài)電流 I Q。不需要持續(xù)運(yùn)行的應(yīng)用應(yīng)具有低 I Q以最大限度地減少空閑期間的功耗。圖 1 是相關(guān)的 TI Designs 參考設(shè)計(jì)、工業(yè)應(yīng)用 LDO 穩(wěn)壓器后 AC/DC 整流器紋波清除器參考設(shè)計(jì) (TID-00896) 的框圖。

許多工業(yè)應(yīng)用要求微控制器單元 (MCU) 在操作未運(yùn)行時(shí)處于睡眠模式，以減少電池消耗。圖 1 是由 LDO 濾波的隔離式 AC 到 DC 整流信號(hào)的概念框圖。藍(lán)色塊表示需要這種低 I Q電源管理設(shè)計(jì)的應(yīng)用的可變性，以便在 MCU 處于睡眠模式時(shí)降低功耗。 

圖 1：TIDA-00896 高級(jí)框圖

圖 2 顯示了 TI LM2936在 100μA 負(fù)載下具有15μA 超低 I Q。請注意輸入電壓上升時(shí) LM2936 支持的低 I Q的線性度。這一特性使 LM2936 成為電池供電系統(tǒng)的最佳選擇，因?yàn)樗诖龣C(jī)模式下 始終保持低 I Q。

圖 2：LM2936 的I Q

LDO 在工業(yè)應(yīng)用中的另一個(gè)重要特性是寬輸入電壓 (V IN ) 范圍。LM2936 具有寬 V IN范圍和 40V 的最大工作電壓限制，這對于在輸入處具有急性瞬態(tài)的應(yīng)用至關(guān)重要。

電源抑制比 (PSRR) 可阻止電源產(chǎn)生的有害噪聲。圖 3 說明 LM2936 的 PSRR 從低頻一直到 10kHz 都穩(wěn)定在 60dB。此功能對于運(yùn)動(dòng)探測器、智能電表和煙霧探測器等對噪聲敏感的應(yīng)用非常重要。 

圖 3：LM2936 的 PSRR

與醫(yī)療和測試與測量設(shè)備等應(yīng)用中使用的其他設(shè)備相比，噪聲可能是選擇 LDO 的決定性因素。驅(qū)動(dòng)對噪聲敏感的終端設(shè)備的兩個(gè)關(guān)鍵組件是 PSRR 和輸出電壓噪聲；LP38798 提供高 PSRR 和超低輸出電壓噪聲。表 1 突出顯示了 LP38798 的 PSRR 和輸出電壓噪聲值。

表 1：LP38798 的 PSRR 和輸出電壓噪聲 

有許多應(yīng)用，特別是工業(yè)應(yīng)用，需要待機(jī)時(shí)間以最大限度地降低功耗，在整個(gè)系統(tǒng)不需要處于開啟狀態(tài)的時(shí)間使用更少的功率。通常，這些應(yīng)用可以由電池供電，因此，節(jié)省電力將提高效率并最終延長電池壽命。因此，在設(shè)計(jì)需要在低額定功率下獲得最佳性能的系統(tǒng)時(shí)，實(shí)施 LDO 為需要頻繁待機(jī)時(shí)間的設(shè)備供電可以節(jié)省功耗。