LDO基础知识
LDO基础知识
线性稳压器基本上由输入IN、输出OUT、GND引脚所构成
可变线性稳压器则在输出增加输出电压的反馈（feed back）引脚
(通过分压电阻来进行调节输出电压的大小)
LDO
线性稳压器内部电路如下图所示。
基本上由误差放大器（误差检测用运算放大器）、基准电压源、输出晶体管所构成。输出晶体管可以用PMOSFET，也可使用NMOSFET、双极的PNP、NPN晶体管。
ADJ-LDO
需要注意的是反馈（feed back）环路。
当输入或负载变动后，即输出电压开始波动，
误差放大器会连续比较来自稳压器输出电压的反馈电压和基准电压，
调整功率晶体管使同相端和反相端的电压降尽可能为零，
将输出电压维持恒定。这是反馈环路控制。
在布局的时候尽可能保证反馈环路的面积小。
误差放大器反馈引脚的电压由于经常与VREF相同，
故流向R2的电流将会恒定。流向R1和R2的电流通过REF/R2可以求得，
故Vo将为此电流×（R1＋R2）。这就是欧姆定律，公式如下：
欧姆定律
以标准型号78xx（正）、79xx（负）型为代表。
可变型还有无GND引脚的浮动工作317(正)、337(负)等类型，这些为3引脚。
LDO的压差电压会因输出晶体管种类而异。（输出管的不同，输入与输出的压差也就不同）
标准型和LDO型有极大不同，而LDO型中更可分为3种。
1、使用双极NPN晶体管的LDO虽然品种不太多，但可以处理大电流。甚至可达10A之高，但压差电压则为1V～2V以下，在LDO中为高压类，在弱电和嵌入式领域使用较少。
2、双极PNP晶体管的LDO目前是双极系LDO主流。起初很难克服启动时的浪涌电流或电流容量问题，不过已逐渐改善。
3、输出晶体管使用MOSFET的产品可支持更低输出电压、以支持电池驱动应用产品的低功耗需求。
输出晶体管的类型
晶体管的压降
绝对最大额定值
绝对最大额定值定义为一瞬间都不可超过的值。
其中虽然有时会包含短路时间等时间概念的项目，不过基本上任何时间都不可超过。
所以保证规格值的条件非常重要
规格值会记载最小值（Min）、最大值（Max）、标准值（Typ）的任何一值或全部。
其中，可以保证的只有最小值和最大值。
下面介绍线性稳压器中必须了解的7项关键要点。当然其他规格也不能忽视。
除了线性稳压器外，充分阅读技术规格书对设计者来说也非常重要。
绝对最大额定为必须严格遵守的重要项目。
输入电压范围
输入电压范围必须确认2个值。
最大额定值所显示的范围有“可输入”之意，施加电压的范围，并非表示在此范围内都会正常工作所以要默认不稳定电压的状况，并确认是否在范围内。
工作输入电压范围（实际输入）或推荐输入范围（理论输入）。
输入范围、输出范围、以及压差电压的关系。
有效输入范围为“输出电压＋压差电压到最大输入电压之间”。
注意为了维持恒定的电压输出必须注意输入电压是否大于等于压差电压加输出电压。
输出电压范围
输出电压范围基本上其可变型可设定的最低电压为VREF。
VREF是工作原理中已说明的误差放大器所连接的比较用基准电压。
工作电路无法处理低于基准电压（VREF）的电压。
VREF是IC的一部分，所以基本上无法从外部变更。一般来说，CMOS系线性稳压器大概使用0.8V左右，而双极是使用1.2V左右的VREF。这里必须注意的是，例如如果需要1V输出功率时，则不得选择1.2V的VREF。
输出电压范围，其最低电压为VREFf，最大为最大输入电压（VIN MAX）－压差电压
具体得可以查看数据手册得相关参数
关键要点:
・通常无法将低于基准的电压设定为输出。
・视设定条件而定，有时无法容许热损耗，故必须通过热计算来确认。（温度过高会导致输出能力得降低）
输出精度（VREF精度）
输出精度为固定输出型输出电压的容许误差。
以前的标准为±5%，最近则大多为±1%的高精度。基准的话有±0.5%的精度
输出精度与温度及输出电流密切相关，实际上的使用状况并非只在25℃，故设计时须参考全温度范围规格。
关键要点:
・可变型的输出电压精度受VREF精度及输出设定电阻的误差所影响。
・如果为通用电压，则最好使用固定型。输出精度更高，且不必外置2个电阻。
输出电流
输出电流的规格为保证可输出最低限电流的大小，基本上规定最小值。有些IC会规定最小值和最大值。
对线性稳压器而言，永远需要热计算。
有时会显示短路电流。短路电流是输出引脚接地故障，也就是与GND短路时所流动的最大电流。
几乎所有线性稳压器都拥有输出短路时的保护功能。
热关断是代表性保护功能，检测出芯片温度后切断输出电流。线性稳压器的芯片通过此功能而不超过限制温度（大多在150℃前后）以上，故几乎在任何情况下都不会损坏。而在芯片的温度下降时，会自动复原（例如过热闭锁（Latch-Off）等），如果无法去除负载障碍的话，有时又会开始流出电流，间断流动可输出变成负载电流，也有可能在未达负载前的状态下不受保护。
关键要点:
・务必详细确认技术规格的符合项目，并确认是否为最大值或最小值。
・规定输出电流并非经常可以获得。受输入输出条件和TjMAX所限制。
・务必确认过电流时或短路时的工作（最大电流、热关断、过热闭锁等）。
压差电压
是指线性稳压器稳定工作所必要的输入电压和输出电压的差。
有时会以损耗电压表现，当然由于为前述定义的电压损耗，因此其意义不同于例如以12V输入得到5V输出时的电压损耗为7V。
当输入电压接近输出电压时便无法维持稳定工作，输出会开始与输入成比例下降。
相较于标准型，LDO的压差电压较低。压差电压越低越能以接近输出电压的输入电压工作。
由于变动会因输出电流和温度而变大，因此切勿陷于最小输入电压时无法工作的条件中。
瞬态响应特性
瞬态响应特性如果输出电压通过负载电流的变动而变动时，线性稳压器将会回到所设定输出电压的电压值。从输出电压的变动到还原的时间称为瞬态响应特性。严格来说是负载瞬态响应特性。
输出的负载变动非常快速时，线性稳压器将来不及进行反馈（稳定化）电路反应，出现负载电流急剧増加时输出电压下降，电流急剧减少时电压上升的现象（参考下图）。
由此可见在负载电流急剧变化的应用上，瞬态响应特性是很重要的特性。
输出电压通过负载变动而大变动时，如果其恢复速度慢则或许会产生电路复位或数据错误等故障。为使这种故障减至最小限度，必须选择瞬态响应特性良好的线性稳压器。
然而，瞬态响应特性几乎所有情况都无法保证规格。因其受到输出电容或配线电感值的影响，所以无法一概决定规定值。标准电路的特性可作为参考值。由于特性也会因PCB设计而异，故最后推荐进行实测。
关键要点:
・负载（输出）电流急剧变动时，输出电压会变动，在恢复之前需要时间（响应时间）。
・响应时间因IC或输出电容的特性而异（有可以改善的可能性）。
・变动太大时可能会超过电源监视功能的阈值而复位。
纹波抑制率
纹波抑制率是一种以输出可以抑制多少输入纹波电压的规格，虽有PSRR或输入电压纹波抑制等称号。纹波抑制率大多以dB表示，例如如果为60dB，则表输入的纹波可去除为1/1000。如果为100mV的纹波，则为0.1mV。
纹波抑制率如果输入的纹波很大则很重要。最近多为开关式稳压器，可以利用线性稳压器的纹波抑制功能。虽然确实是有效的方法之一，不过必须详细探讨输入的纹波频率和纹波抑制率的频率特性。一般来说，纹波抑制性能当频率变高时会降低。因此，当纹波频率高时，有时获得的效果不太好。
优点和缺点、应用
线性稳压器的最大优点在于使用简单。
由于输入和输出各只附1个电容器工作，实质上或许可以说不需要设计。
换句话说，散热设计或许比电路设计更麻烦。此外，因为没有开关电源般的开关噪声，纹波抑制特性或电压噪声本身也小，所以在例如AV、通讯、医疗、测量等必须排除噪声的应用上较受欢迎。
缺点在于输出输入的电压差大则损耗就大，损耗几乎完全变为热能，某些条件下发热会非常大。如果使用功率达几瓦以上等级，就必须常常面对发热的问题。此外，线性稳压器只能降压。负电压用的情况虽也相同，不过负电压经常被混淆，在此加以说明。负电压用线性稳压器，例如输入功率为-5V时，无法输出更低的-12V。由于电位从-5V降至-12V，电压从-5V朝-12V的负方向増加，故会朝负方向升压。因此，可以做到的是以输入-12V达到输出-5V。
