LDO电源原理及应用要点

//参考：高速电路设计实践，百度百科

目录

一、LDO结构

二、特性参数

1、输入电压

2、输出电压

3、最大输出电流

4、输入/输出电压差 

5、功耗

6、线性调整率

7、负载调整率

8、接地电流

9、温度

三、LDO应用要点

1、Vref 滤波

2、SENSE（感应）引脚处理

3、压降

4、电流降额

5、延时

6、纹波抑制

7、输出端的电容

8、分压电阻

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LDO: Low Dropout Regulator, 低压差线性稳压器，是线性直流稳压器的一种，可提供稳定的直流电压电源。相比于一般线性直流稳压器，低压差稳压器能在更小输出输入电压差的情况下工作。

一、LDO结构

核心部件：VT——工作在线性区的调整管（晶体管或mosfet）, A——放大器。

基本原理：通过调整R1R2实现对输出电压Vout的调整。

当输出经过分压电路后，与内部参考电压Vref进行比较，差值经过放大器。当Vout减小时，差值增大（Vref-V_R2增大），放大器输出增大，使得Vout减小，反之亦然。这使得Vout能保持在一个设定值。而设定电压值通过调整R1R2来实现。

二、特性参数

1、输入电压

不同LDO器件的输入电压范围差别很大。

2、输出电压

分为固定输出电压（无需外部分压电阻、精度高、种类少/ 只需要考虑自身误差）和可调输出电压（输出电压可调、范围广、精度受外部电路影响/  需要考虑电阻和Vref的误差）。

3、最大输出电流

最大输出电流是决定LDO器件成本的重要因素。（相比于DCDC电源，LDO电流较小）

4、输入/输出电压差 

压差Dropout是选型时十分重要的一项参数。它等于输入电压－输出电压的值。且随着负载电流的变化而变化。

（一般而言，LDO内部调整管有mosfet构成时，压差较小）

5、功耗

LDO最主要的缺点就在于功耗偏大。对于LDO而言，压差是一定存在的，这种压降在调整管上全部转换为热能，功耗较大且需要注意散热的问题。

6、线性调整率

指的是在某负载电流条件下，输入电压变化时，输出电压的变化量。线性调整率越小，输入电压对输出的影响越小，LDO性能越好。

7、负载调整率

指的是在某输入电压下，负载电流变化时，对应输出电压的变化量。负载电流变大时，输出电压减小，反之亦然。所以负载调整率越小，负载变化对输出影响越小，LDO性能越好，是十分重要的选型参数。

8、接地电流

即静态电流，是指输出电流以外，LDO器件内部所消耗的电流。常常与负载电流有关，负载电流越大，接地电流越大。

9、温度

结点温度范围，可通过环境温度+总功耗x热阻参数来计算。同一型号的器件，由于温度范围不同有工业级和商业级。需要注意的是有时说明书上也会以环境温度来标注。

三、LDO应用要点

1、Vref 滤波

基准（参考）电压 Vref 的稳定性与LDO输出电源的纹波及噪声密切相关。有时为了减小器件面积，不提供对Vref  引脚的滤波。在这时需要在引脚附近添加10uF电容，保证低噪声和低纹波。

2、SENSE（感应）引脚处理

是LDO、DC/DC电源芯片上常见的引脚。是为了解决引线较长传输较远时带来的压降问题。

 SENSE：对负载电压进行测量，通过0Ω电阻将电压信号引回电源芯片SENSE引脚。由于SENSE信号线不承载大电流，因此压降很小可忽略，从而使得SENSE引脚对地电压近似负载电压，随后可对Vout进行调节。

SENSE信号线在使用时避免受到其他信号的干扰；当不使用SENSE功能时，直接将SNESE引脚与Vout相连。

3、压降

Dropout：与负载电流、工作温度有关。负载电流越大，工作温度越高，压降Dropout值越大。

（常温下器件满负荷运行的典型值）

4、电流降额

电流越大，必然导致功耗越大。在大电流输出时，需要考虑散热问题。

5、延时

可以通过电源本身上电顺序实现上电顺序。

6、纹波抑制

LDO对纹波抑制的效果很好。

7、输出端的电容

（1）利用ESR相对较大的钽电容和ESR较小的陶瓷电容并联作为LDO输出滤波；（2）阻抗要求可以靠PCB上铜箔的阻抗满足。

8、分压电阻

分压电阻阻值越小，则功耗越大；分压电阻阻值太大，则无法满足LDO偏置电流要求。

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DONE~